Beflockung

Die Beflockung ist ein elektrostatischer Prozess, der zur technischen Optimierung und Veredelung von Materialien und Fertigerzeugnissen dient. Die Anwendungsmöglichkeiten der Beflockung und die Eigenschaften von Flock sind universell.

Bei der Beflockung werden Flockfasern in einen Flock-Klebstoff unter Nutzung eines elektrostatischen Feldes eingearbeitet. Dazu wird das zu beflockende Objekt, Substrat genannt, im ersten Schritt gereinigt bzw. vorbehandelt. Danach erfolgt der Klebstoffauftrag durch bspw. Streichen, Spritzen oder Walzen. Im Anschluss erfolgt die Beflockung, woraufhin das Substrat bzw. der Klebstoff getrocknet und erneut gereinigt wird, um überschüssige und lose Flockfasern zu entfernen.

Dieser Prozess kann händisch sowie in einer teil- oder vollautomatisierten Beflockungsanlage stattfinden.

Beflockt werden kann jedes Material z. B. Kunststoff, Holz, Schaumstoff, Gummi, Metall, Papier, Porzellan, Folie, Glas.

Während des Beflockungsprozesses verankern sich die Flockfasern senkrecht im Klebstoff. Die Fasern bilden eine Schicht über dem mit Klebstoff eingedeckten Substrat. Nach der Beflockung sind lediglich rund 10 % der beflockten Oberfläche mit Fasern bedeckt. Dies ist auf die „Hohlräume“ bzw. Abstände zwischen den Fasern zurückzuführen, die sich während des elektrostatischen Prozesses bilden. Optisch und haptisch wird eine vollkommen beflockte und samtige Oberfläche erzeugt. Abhängig von der Beschaffenheit der Flockfasern in Form von Material, Länge und Dicke besitzt bzw. entwickelt Flock verschiedene Eigenschaften.[1]

Flock

Als Flockfasern werden Fasern mit einer Länge von ca. 0,1 bis 10 mm bezeichnet. Als Ausgangsbasis für den Flock kann jeglicher Rohstoff z. B. Polyamid, Viskose, Holz, Metall, kompostierbare Biostoffe, recycelten Materialien oder Polyester verwendet werden.[2] Diese Rohstoffe werden im ersten Schritt der Verarbeitung maschinell geschnitten. Nach dem Zuschnitt der Fasern werden diese präpariert um eine Leit- und Rieselfähigkeit des Flocks zu erzielen. Am Ende des Herstellungsprozesses werden die Fasern getrocknet und gesiebt.

Ausschlaggebend für die spätere Oberflächenbeschaffenheit und Funktion der Beflockung sind verschiedene Eigenschaften der Flockfasern. Diese sind das Verhältnis zwischen der Länge, dem Durchmesser und der Härte des Ausgangsstoffes in Form der Biegefähigkeit. Dieses Verhältnis bestimmt die Funktion der Oberfläche die durch die Beflockung erreicht werden kann. Abhängig von der Auswahl und Zusammenstellung der einzelnen Parameter entstehen verschiedene Oberflächeneigenschaften, welche für die unterschiedlichsten Problemlösungen verwendet werden können. Flockfasern können in jede Farbe eingefärbt werden.

Somit kann Flock individuell auf das jeweilige Bedürfnis und die dazugehörige Problemstellung angepasst werden.[3]

Anwendungsbereiche von Flock und der Beflockung

Neben bekannten Eigenschaften wie der optische Veredelung und der Verbesserung der Haptik, kann Flock zur Lösung technischer Problemstellungen, wie bspw. der Geräuschminderung, der Gleitfähigkeit und der Oberflächenvergrößerung genutzt werden.

Eine beflockte Oberfläche kann aufgrund der Beschaffenheit einen Antirutscheffekt, Dämpfungseffekte und eine verbesserte Haftung erzeugen und bietet eine erhöhte Abriebfestigkeit. Außerdem dient dies zur Abdichtung, dem Lärmschutz, der Isolation und dem Toleranzausgleich. Flock kann zur Unterdrückung von Streulicht bzw. Verhinderung von Reflexion sowie einer höheren Wertigkeit beitragen. Flock dient der Wärmeverteilung, dem Kratzschutz, der Atmungsaktivierung, der Saugfähigkeit sowie der Verhinderung von Kondenswasser.[4]

Bei zwei Objekten, die eine unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit vorweisen, entsteht Reibung. Am Beispiel von Gummi und Glas zeigt sich, dass Gummi eine sehr raue Oberflächenbeschaffenheit hat und Glas eine sehr glatte. Aufgrund dessen entstehen Reibungskräfte, die sogenannte Haft- und Gleitreibung. Die Beflockung dient dazu, die Reibung zu minimieren, da die Oberflächenbeschaffenheit einer beflockten Fläche in Verbindung mit Glas bzw. anderen glatten Oberflächen eine höhere Gleitfähigkeit aufweist. Dies ist auf die einzelnen Flockfasern zurückzuführen, die bei Reibung mit rauen Oberflächen einen Gleitfilm bilden. Dieses Phänomen kann im eigenen Haushalt beim Verschieben von Möbeln auftreten. Verschiebt man einen Holzschrank auf einem Fliesenboden oder ähnlichem entsteht Reibung, diese kann verringert werden durch das Anbringen von Filzklebern oder beflockten Folienstücken, die die Gleitfähigkeit erhöhen. Darauf ist auch die Minimierung der Gleitfähigkeit bzw. die Erhöhung der Reibung in Verbindung mit rauen oder gummiartigen Oberflächen zurückzuführen, wodurch ein sogenannter Antirutscheffekt entsteht.

  • Durch die Beflockung einer Oberfläche kann eine geräuschdämmende Wirkung erzielt werden. Dies ist auf das vielfache Brechen der Schallwellen durch die Beflockungsstruktur zurückzuführen. Flockfasern schlucken als sogenannte Unstetigkeitsstellen Luft- & Körperschall. Sie absorbieren den Schall durch ihre Oberflächenbeschaffenheit sowie aufgrund der Hohlräume zwischen den einzelnen Fasern. Ein Alltagsbeispiel ist die Trittschall- oder Raumschalldämmung.
  • Flockfasern wirken als Lückenfüller und können genutzt werden, um Toleranzen auszugleichen. Die kleinen Fasern können durch ihre senkrechte Ausrichtung am Substrat effizient kleine Lücken überbrücken, indem sie sich verbiegen und dabei wie eine Feder den Abstand zwischen den Materialien füllen. Dabei wird neben dem Ausgleichen von Spaltmaßen auch unnötiges Klappern vermieden.
  • Die Flockfaserstruktur wirkt dämpfend durch vielfaches Brechen der Lichtwellen. Dies ist auf die große Menge an eingearbeiteten Fasern auf der beflockten Oberfläche zurückzuführen. Diese können aufgrund ihrer Beschaffenheit Lichtwellen nicht reflektieren und somit kann Streulicht minimiert werden.
  • Der Freiraum zwischen den Flockfasern lässt sich als Depot nutzen. Die große Anzahl und senkrechte Ausrichtung der Fasern und deren Struktur sorgen beim Auftrag dafür, dass sich die Oberfläche des Substrats vergrößert. Dies findet vor allem Anwendung im Bereich der Produktion von Malerwalzen oder kosmetischen und medizinischen Applikatoren.
  • Die eingearbeiteten Flockfasern bedecken nur ca. 10 % der beflockten Oberfläche ab. Die beruhigte Luft zwischen den Fasern, bzw. in den Hohlräumen, bewirkt eine dämmende Wirkung, da Luft auf kleinstem Raum gebunden wird und diese ein schlechter Wärmeleiter ist. So bleibt die Hitze innerhalb eines beflockten Objekts erhalten. Darüber hinaus verschiebt die dämmende Wirkung des Flocks den Taupunkt und verhindert Kondensatbildung. Die Flockfasern als Wärmedämmung sind vergleichbar mit Mineraldämmwolle im Bereich der Baustoffe, welche der Wärmedämmung von Wänden bzw. Häusern dient.
  • Bei Reibung der beflockten Oberfläche des Substrats mit einem anderen Objekt kann elektrostatische Ladung entstehen. Diese unterstützt bei der Reinigung aufgrund der Anziehungskraft, die auf andere Objekte wirkt. Dieser Effekt wirkt ähnlich wie die Reibung eines Luftballons auf Haaren, welche dann elektrostatisch von dem Luftballon angezogen werden.
  • Die Flockfasern bilden in Verbindung mit dem Kleber eine feste Schicht über dem Substrat und schützen dies somit vor Umwelteinflüssen wie scharfen Gegenständen oder Ähnlichem.[5]
  • Je nach Auswahl der Faserlänge und des Durchmessers kann Flock einen Filtereffekt erzielen. Je länger die Faser, desto größer der Abstand zwischen den einzelnen Fasern auf der beflockten Oberfläche. Diese Abstände können dann als Filter für Bakterien oder Schmutz genutzt werden. Je kürzer die Faser desto kleiner die Abstände und die Flockoberfläche bildet ein Polster, das selbst kleinste Partikel abwehrt.
  • Die senkrecht ausgerichteten Flockfasern bilden eine Oberflächenbeschaffenheit, die je nach verwendeter Flockfaser, Faserlänge und -durchmesser weich oder hart ausfällt (je kleiner der Durchmesser und je länger die Faser desto weicher und andersherum). Dies wird vor allem bei Produkten, die später mit Haut, Körper oder anderen empfindlichen Oberflächen in Berührung kommen eingesetzt.
  • Durch kurze Flockfasern werden die Abstände zwischen den Fasern geringer. Dies sorgt für einen Lotoseffekt. Da die Struktur so kleinporig ist, dass Flüssigkeiten auf der Oberfläche abperlen und gleichzeitig Schmutzpartikel minimiert werden.
  • Ähnlich dem Golfballeffekt kann Flock dafür sorgen, dass Widerstände minimiert werden. Je kleiner die Flockfaser, desto kleiner die Abstände zwischen den Fasern, desto optimierter die Oberflächenbeschaffenheit des beflockten Substrats. Am Beispiel eines Bootsrumpfes dient die Beflockung der Resistenz gegen Algen und anderen Ablagerungen, dem Antifouling und einer verbesserten Gleitfähigkeit des Boots im Wasser. Die Luftpolster zwischen den Flockfasern verringern die Reibung zwischen Bootsrumpf und Wasser, sorgen für weniger Widerstand sowie eine bessere Gleitfähigkeit und somit für einen dauerhaft geringeren Kraftstoffverbrauch.
  • Die Flockfasern bilden in Verbindung mit dem Kleber eine feste Schicht über dem Substrat. Die im Kleber verankerten Fasern sind äußerst robust und richten sich nach der Berührung mit anderen Objekten wieder auf. Diese Funktion des Flocks findet Anwendung bei Transportwalzen oder Kofferschalen.
  • Die Beflockung einer Oberfläche kann die Wertigkeit und Ästhetik verbessern sowie Objekte veredeln. Dabei hat man die Wahl zwischen den einzelnen Flockfaserparametern je nach gewünschter Oberflächenbeschaffenheit und Farbe und zusätzlicher Funktion.
  • Der Effekt, der bei der Vibrationsverringerung durch den Flock erzielt werden soll ist ähnlich wie beim Toleranzausgleich. Die feinen Fasern auf der Oberfläche des beflockten Substrats wirken dämpfend wie kleine Federn die Vibrationen schlucken.
  • Bei der Beflockung von z. B. Schuhen oder Handschuhen kann der Flock für einen Atmungseffekt sorgen. Je größer der Abstand der Fasern zueinander, desto atmungsaktiver ist das Material des Substrats. Dadurch können Gerüche und Kondenswasserbildung, in Form von Schweiß, vermieden bzw. minimiert werden.
  • Kondenswasser entsteht, sobald wasserdampfhaltige Luft unter den Taupunkt abkühlt. Anders formuliert, sobald warme und feuchte Luft auf eine kalte Oberfläche trifft. Die Bildung von Kondenswasser kann durch Flock verhindert werden, da die senkrecht verankerten Flockfasern über Luftpolster verfügen. Dieses Polster zwischen der warmen Luft und dem kalten Gegenstand verhindert den Beschlag.

Anwendungsbeispiele

  • Automotive: In der Automobilindustrie wird der Prozess der Beflockung an verschiedensten Teilen im und am Auto genutzt. Die Beflockung von Federn oder Gummiprofilen und -dichtungen am Fenster bzw. in der Tür dienen der Verbesserung der Gleitfähigkeit zum Glas, der Abdichtung und der Geräuschdämmung. Bei der Beflockung des Handschuhfachs und der Mittelkonsole dient die beflockte Oberfläche der optisch hochwertigen Veredelung, der Verbesserung der Haptik und der Geräuschdämmung von beispielsweise klappernden Münzen. Im Rahmen der Innenausstattung ist es möglich, die Seitenverkleidungen, den Autohimmel, weitere Ablageflächen und -fächer sowie Fußmatten zu beflocken. Dabei kann zwischen verschiedenen Flockfaserlängen und -Farben gewählt und dementsprechend eine individuelle Innenausstattung gestaltet werden.[6][7]
  • Baustoffe: Im Rahmen der Herstellung und Verwendung von Baustoffen entfaltet eine beflockte Oberfläche verschiedene Wirkungen. Bei Schiebetüren dient die Beflockung der Führungsleisten der Geräuschdämmung, Abdichtung, Isolierung und Gleitfähigkeit der Tür. Baustoffe wie Styropor entwickeln durch die Beflockung eine bessere technische Beschaffenheit sowie eine optische Aufwertung des Rohmaterials. Bei der Beflockung von Bodenflächen wird ein Antirutscheffekt erzeugt. Im Rahmen der Betonage einer Betonplatte bei einem Neubau, dient eine beflockte Oberfläche als Grundierung für den Beton. Dieser kann sich innerhalb der Hohlräume der Fasern fest verankern. Im Bereich des Fenster- und Türenbaus kann die Flockfaser zur Verhinderung von Kondenswasser dienen.
  • Malerwalzen: Dank der Beflockung wird die Oberfläche des Produkts vergrößert und eine Verbesserung der Haptik erzielt. Die Malerwalzen erhalten somit eine ideale Oberfläche, für einen reibungs- und streifenlosen Farbauftrag, da die einzelne Flockfasern gut in die Poren des zu bemalenden Objekts eindringen können.
  • Werkzeug: Bei der Herstellung von Werkzeugen werden Handgriffe beflockt. Dies dient zur Dämmung der Handflächen gegen Kälte und der Steigerung der Griffigkeit durch eine verbesserte Haptik. Bei der Beflockung von Rakeln bietet Flock die Gleitfähigkeit auf der Folie und dient gleichzeitig als Kratzschutz.
  • Textil & Mode: Der größte und bekannteste Anwendungsbereich, der Beflockung ist die T-Shirt- bzw. Textil- & Modeindustrie. Dabei gibt es in der Veredelung von Kleidung keine Grenzen was Farbe, Dicke und Länge des Flocks angeht. Neben der klassischen T-Shirt Beflockung zur optischen Veredelung und Verbesserung der Haptik gibt es die Möglichkeit, einen gesamten Schuh oder auch nur dessen Absätze zu beflocken. Dies dient neben der optischen Veredelung, der Geräuschdämmung und der Minimierung der Rutschfähigkeit. Bei der Beflockung von Sportbekleidung bietet sich der Vorteil der Unterdrückung von Streulicht und der Schweißabsorption. Außerdem lassen sich Schmuck, Brillen, Gürtel, und vieles mehr zur optischen Aufwertung beflocken. Darüber hinaus bietet Flock die Möglichkeit, Wildleder oder Pelz zu imitieren.
  • Medizin: Im Bereich der Dentalmedizin werden verschiedenste beflockte Applikatoren und Tupfer zur zahnmedizinischen Behandlung im Rahmen der Applikation von Flüssigkeiten in den Mundraum sowie auf Materialien des Zahnersatzes verwendet. Aufgrund der verschiedenen Größen können diese individuell zur Verbesserung und erleichterten präzisen Verarbeitung der Behandlungsabläufe dienen. Die Teststäbchen für die verschiedenen Sars-Covid-19 Tests werden ebenfalls beflockt und dienen der sicheren Diagnostik bei einem Corona-Test, da die einzelnen Flockfasern im Vergleich zu anderen Verfahren eine Vielzahl an Viren aufnehmen können.
  • Kosmetik: Innerhalb der Kosmetikbranche dient die Beflockung vor allem zur Veredelung diverser Verpackungen und Flacons. Darüber hinaus findet Flock Anwendung in der Herstellung von Lipgloss-, Lippenstift und Lidschatten Applikatoren. Die feinen Fasern des Flock sind dabei freundlich zur Haut inklusive eines streifenlosen Auftragens.
  • Möbel & Einrichtung: Bei der Herstellung von Möbeln und Einrichtungsgegenständen wie Sofas, Betten, Lampen, Gardinen und Kissen dient die Beflockung der Oberfläche einer optisch hochwertigen Veredelung und einer verbesserten Haptik. Bei Produkten wie Trennwänden, Bodenmatten und Teppichen wird darüber hinaus eine Geräuschdämmung durch die Beflockung erzielt.
  • Verpackung: Im Rahmen von verschiedensten Verpackungsdesigns bietet Flock die Möglichkeit der optischen Aufwertung und Verbesserung der Haptik. Beispiel sind Papierverpackungen, Flacons, Flaschen oder Lidschattenverpackungen.
  • Kunst: Bei künstlerischen Arbeiten bzw. im Rahmen der künstlerischen Gestaltung von Bildern oder Statuen bietet Flock die Möglichkeit der kreativen und außergewöhnlichen optischen Gestaltung. Flock findet darüber hinaus auch Verwendung bei Bühnen- und Maskenbildner, die mit Hilfe des Flocks verschiedenste Effekte auf Masken erzeugen können.
  • Transport: Die Beflockung von Förderbändern, Auflagepunkte und weiteren Vorrichtungen dient dem Schutz des zu transportierenden Gutes und erzielt einen Antirutscheffekt.
  • Porzellan: Bei der Beflockung von Porzellan dient Flock z. B. bei Tassen oder Mikrowellengeschirr der Wärmedämmung. Dies sorgt dafür, dass der Inhalt länger warm bleibt und die äußere Oberfläche nicht heiß wird. Darüber hinaus lässt sich eine Verbesserung der Haptik & Griffigkeit erzielen.
  • Spielzeug & Modellbau: In der Produktion und Herstellung von Spielzeug, wie Kinder- und Malbücher, Puzzeln oder Bauklötzen wird Flock zur Verbesserung der Haptik und optischen Veredelung angewendet. Darüber hinaus dient die beflockte Oberfläche bei Bauklötzen oder Würfelbechern der Geräuschdämmung.
  • Dekoration: Im Rahmen verschiedenster dekorativer Artikel dient die Beflockung als optische Aufwertung und Veredelung z. B. bei Figuren oder „beflockten“ Weihnachtsbäumen.
  • Klang: Im Bereich Klang und Musik wird die Beflockung unter anderem bei Lautsprechern, Boxen und Mikrofonen genutzt, um die Akustik zu verbessern. Des Weiteren können Instrumentenhalter und -koffer beflockt werden. Dies dient dem Schutz des Instruments. Außerdem lassen sich auch Instrumente selbst, v. a. Mundstücke von Blasinstrumenten beflocken. Dies dient der Speichelabsorption.
  • Papier: Zur optischen und haptischen Veredelung können Grußkarten, Zeitungscover, Geschenkpapier, Postkarten, Etiketten und Bücher beflockt werden. Bei der Beflockung von Tapeten kann die Akustik eines Raums verbessert werden.
  • Sauna: Die Beflockung eines Saunaofens dient der Wärmedämmung und dem Schutz vor Verbrennungen. Die beflockte Außenseite sorgt dafür, dass die Hitze im Ofen verbleibt und sich nicht direkt auf die Außenwand überträgt.
  • Tuning: In der Automobiltuning-Szene wird Flock für die Veredelung gewisser Teile im Motorraum, der Fahrgastzelle oder an der Karosserie verwendet.
  • Haarstylinggeräte: Die Eigenschaft der Wärmedämmung des Flocks kommt ebenfalls bei Haarstylingprodukten zum Einsatz. Die beflockte Oberfläche schützt die Haare bei der Verwendung von Glätteisen, Lockenstäben und -wicklern vor zu großer Hitze.

Der Beflockungsprozess

Der Beflockungsprozess ist in verschiedene Teilschritte gegliedert.[8][9] Diese sind die Vorbehandlung des zu beflockenden Objekts, der Klebstoffauftrag, die Beflockung, die Trocknung, die Reinigung und abschließend die Qualitätskontrolle.

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.

Klebstoffauftrag

Nach der Vorbehandlung des Substrats folgt der Auftrag des Flockklebstoffs. Hierbei ist es wichtig, den Klebstoff anhand der späteren Verwendung auszuwählen, so dass er für die jeweilige Anwendung geeignet ist. 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 beflockenden Flächen mit Klebstoff beschichtet. Um nicht zu beflockende Stellen zu schützen, können Schablonen oder Klebebänder 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. 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.

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.[10][11]

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.

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.

Einflussparameter für ein optimales Beflockungsergebnis sind die Präparation der Flockfaser, die Luftkonditionen und der Abstand zwischen Elektrode und dem Substrat. Dabei ist es wichtig, 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 Kondensationsprodukten, Metallsalzen, Gerbsäuren oder anderen Stoffen, die die Leitfähigkeit unterstützen. Darüber hinaus müssen die Flockfasern über eine ideale Restfeuchte verfügen, um ihre elektrische Leitfähigkeit optimal 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, so dass 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. 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 ist 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 schwieriger 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: der rein elektrostatischen Beflockung oder der elektrostatisch-pneumatischen Beflockung.[12]

Die rein elektrostatische Beflockung eignet sich vor allem für flache und gerade Oberflächen. Diese Art der Beflockung kann sowohl mit Großanlagen als auch mit kleinen Handflockgeräten durchgeführt werden. 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 angewandt, die konkav bzw. vertieft sind. Dies ist begründet auf den Faradayschen 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.

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: die Wärme bzw. Temperatur, die Luftfeuchtigkeit im Trockner und der Luftaustausch bzw. die -zirkulation.

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 werden, 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.

Qualitätssicherung

Die Qualitätskontrolle und -sicherung sind ein essentieller Bestandteil im Rahmen des Beflockungsprozesses. Dabei können verschiedene Kriterien getestet und überprüft werden. Wichtig dabei ist die Reproduzierbarkeit der Bedingungen und Tests während der Qualitätsprüfung. Neben den Testverfahren können die einzelnen zu verarbeitenden Werkstoffe bei Wareneingang, im Verlauf der Lagerung und im laufenden Prozess auf ihre Qualität überprüft werden.[13]

Vor der Beflockung können die Flockfasern auf verschiedene Eigenschaften überprüft werden.

Mit Hilfe eines Leitfähigkeitsmessgeräts werden die Fasern im Hinblick auf ihre Leitfähigkeit und Feuchtigkeit gemessen. Diese Kontrolle dient der Gewährleistung einer idealen Beflockung, indem die Qualität der verwendeten Flockfasern garantiert wird. Je leitfähiger die Flockfasern desto einfacher die Beflockung und desto besser das Endergebnis.

Neben der Leitfähigkeit kann die Rieselfähigkeit des Flocks überprüft werden. Dies dient zur Beurteilung des Rieselverhaltens und des Auflösevermögens des Flocks während der Verarbeitung. Dabei wird der Flock durch Siebe mit verschiedenen Maschenweiten gesiebt, gewogen und visuell beurteilt.

Mit Hilfe eines Springprüfgeräts kann das Spring- und Auflösevermögen von Flockfasern getestet werden. Das Gerät simuliert die praktischen Bedingungen einer Beflockungsmaschine und kann unter Spannungseinwirkung die Qualität der Flockfasern beurteilen. Wichtige Größen sind die Abhebezeit, die Springcharakteristik, Restmengen und die Spannung.

Vor der Beflockung kann mit Hilfe eines Hochspannungsmessgeräts die Gleichspannung positiver und negativer Polarität gemessen und überprüft werden.

Im Rahmen der Qualitätssicherung nach der Beflockung ist eines der wichtigsten Kriterien die Abriebbeständigkeit. Mit Hilfe eines Abriebprüfgeräts kann die Abriebintensität einer Probe oder eines beflockten Objekts getestet werden. Dies erfolgt durch den Druck eines Prüfmeissel und Seitwärtsbewegungen auf die Probe. Dabei zeigt sich die Qualität des Klebstoffs in Verbindung mit den Flockfasern, deren Stabilität und Standfestigkeit. Neben der Abriebbeständigkeit kann mit einem Abriebprüfgerät auch ein Scheuer- und Kratztest durchgeführt werden.

Bei der Ausreißprüfung wird die Haftung der Flockfasern im Kleber sowie die Haftung des Klebers auf dem Substrat überprüft. Darüber hinaus findet die Prüfung der Haftkraftwirkung aus dem Substrat statt.

Trouble Shooting

Die Beflockung ist ein sensibler Prozess. Es gibt viele Faktoren die das Endergebnis beeinflussen können und deswegen nicht zu vernachlässigen sind. Seien es Materialien, die im elektrostatischen Feld unterschiedlich reagieren, die Verträglichkeit mancher Flockpräparationen und Klebstoffe oder die Form des Substrats. Darüber hinaus sind beim elektrostatischen Prozess Parameter, wie die Feldstärke, die relative Luftfeuchtigkeit, die Flock- und Klebstoffleitfähigkeit und die Erdableitung zu beachten. Ist einer dieser Einflussfaktoren nicht optimal kann das Endresultat nicht alle definierten Funktionen erfüllen.[14]

Im Verlauf der Beflockung können unterschiedliche Schadensbildern auftreten, welchen verschiedene Ursachen zugrunde liegen.

Schadensbilder & deren Ursachen

Klebstoff

Wenn der Klebstoff vom Substrat abläuft, Verlaufsstörungen aufweist, sich nicht verarbeiten lässt, nicht ausreichend reagiert oder nicht hält kann dies verschiedene Ursachen haben. Beim Ablaufen des Klebstoffs vom Substrat ist es möglich, dass dieser bereits veraltet ist, ein falsches Mischungsverhältnis vorliegt, falsch gelagert oder zu viel Klebstoff aufgetragen wurde. Wenn sich der Klebstoff nicht oder nur schlecht verarbeiten lässt, kann dies auf Materialalterung, falschen Lagerbedingungen, Frostschäden, zu feine Düsen beim Auftrag, die Überschreitung der Topfzeit, ein falsches Mischungsverhältnis oder auf eine falsche Umgebungstemperatur zurückführen sein. Bei Verlaufsstörungen während des Klebstoffauftrags sind die Ursachen die Verschmutzung des Substrats, eine ungenügende Vorbehandlung, eine zu niedrige Oberflächenspannung oder ein ungeeigneter Klebstoff. Ist der Klebstoff zu flüssig oder reagiert nicht ausreichend kann das an einem falschen Mischverhältnis, fehlendem oder falschen Härter, Inhomogenität, ungenügende Fixierzeit oder -temperatur, sowie an der falschen Trocknung liegen. Wenn der Klebstoff nicht auf dem Substrat hält, kann dieser ungeeignet, das Substrat verschmutzt oder ungenügend vorbehandelt sein oder eine zu niedrige Oberflächenspannung vorliegen.

Flock

Schadensbilder bei Flockfasern sind eine schlechte Dosierung oder ein schlechtes Springverhalten. Die schlechte Dosierung kann auf eine zu niedrige Dosierungsgeschwindigkeit, auf ein zu feines Sieb, schlechte Präparation oder eine zu hohe Feuchtigkeit der Fasern zurückgeführt werden. Bei einem schlechten Springverhalten des Flocks ist es möglich, dass die Luftfeuchtigkeit nicht im empfohlenen Bereich zwischen 55 % und 65 % liegt, die Hochspannung zu niedrig, der Flock zu trocken ist oder zu viele alte, überschüssige Flockfasern enthalten sind. Bei der Verwendung von überschüssige Flockfasern kann das schlechte Springverhalten auf ein unausgewogenes Mischverhältnis zurückgeführt werden.

Beflockung

Im Beflockungsprozess können weitere Schadensbilder auftreten. Diese sind ein raues und hartes Endergebnis, unterschiedliche Längen der Fasern im Flor, kahle Kanten und Spitzen, eine sogenannte wolkige oder eine schüttere Beflockung und ein unregelmäßiges Flugverhalten des Flocks. Ursachen für das unregelmäßige Flugverhalten können eine zu geringe Hochspannung, eine schadhafte Präparation, eine zu geringe Luftfeuchtigkeit, zu starke Luftgeschwindigkeit beim elektropneumatischen beflocken oder eine zu hohe Dosierung sein. Ein schütteres Beflockungsergebnis kommt zustande, wenn die offene Zeit überschritten wird, eine zu geringe Hochspannung vorliegt, die Präparation der Fasern schadhaft ist, die Luftfeuchtigkeit zu gering, zu wenig Klebstoff aufgetragen wurde oder die Dosierung des Flocks zu hoch ist. Außerdem ist es möglich, dass zu wenig Flockfasern verwendet werden oder die Flockzeit zu gering ist. Auch eine sogenannte Doppelstockbildung kann zu einem schütteren Ergebnis führen. Dabei verankern sich die aufgeladenen Flockfasern nicht normal im Klebstoff, sondern auf den bereits verankerten Fasern und lösen sich bei der Reinigung. Ursachen für eine raue und harte Oberfläche des Endergebnisses sind eine zu hohe Spannung während der Beflockung oder eine zu große Klebstoffmenge auf dem Substrat. Bei kahlen Kanten und Spitzen ist es möglich, dass das Substrat über zu scharfe Kanten oder zu dünne Spitzen aufweist, die sich nur schwer beflocken lassen. Die längeren Fasern im Flockflor sind auf unregelmäßig geschnittene Fasern zurückzuführen. Die Ursache für die wolkige Beflockung ist ein sogenannter elektrostatischer Schatten, der auftritt, wenn die Spannung zu hoch ist oder der Abstand zwischen dem Applikator und dem Substrat zu gering.

Abhilfe

Bei all diesen Schadensbildern von Klebstoff, Flockfasern oder dem Beflockungsergebnisses müssen allgemeine Regeln und Parameter beachten werden.

Vor der Beflockung sollte darauf geachtet werden, dass der Klebstoff sowie der Härter innerhalb des vom Hersteller genannten Mindesthaltbarkeitsdatum liegen und diese entsprechend gelagert werden. Bei der Verarbeitung muss auf das Mischverhältnis geachtet und die beiden Komponenten gründlich miteinander vermengt werden. Darüber hinaus sollte beim Auftragen des Klebstoffes die Faustregel zur Schichtstärke beachtet werden um einen zu dicken Klebstoffauftrag zu vermeiden. Im Rahmen der Verarbeitung sollte die richtige Düse zum Klebstoffauftrag verwendet, die Umgebungstemperatur konstant gehalten und die Topf- & Trocknungszeit unbedingt beachtet werden. Vor dem Auftrag muss das Substrat bei Verschmutzungen gründlich gereinigt oder vorbehandelt werden.

Bei einer zu niedrigen Oberflächenspannung (mind. 38 dyn) des Substrats kann dies mit Plasma oder Fluor vorbehandelt, beflammt, plasmiert oder grundiert werden. Das Klebstoffsystem bzw. das Substrat sollten für die Anwendung geeignet sein und geprüft werden. Bei den Flockfasern muss auf eine qualitativ hochwertige Präparation geachtet werden. Darüber hinaus müssen die Fasern entsprechend gelagert und vor der Nutzung auf ihre Eigenschaften getestet werden.

Im Rahmen des Beflockungsprozesses muss das Sieb bzw. die Dosiergeschwindigkeit an die Größe der Flockfaser und der Luftgeschwindigkeit angepasst werden. Bei einer zu geringen oder zu hohen Hochspannung kann diese einfach am Gerät oder Maschine angepasst werden. Um all diesen Herausforderung entgegenzuwirken ist eine ganzheitliche Qualitätssicherung unumgänglich.

Generell sollten vor allem die Lager- und Verarbeitungskonditionen eingehalten und kontrolliert werden um ein optimales Flockergebnis zu erzielen. Des Weiteren sollten eine regelmäßige gründliche Reinigung der Maschinen erfolgen, der Klebstoffauftrag und die Beflockung an getrennten Arbeitsplätzen durchgeführt, die Sicherheitshinweise der Hersteller beachtet, sowie Schutzausrüstung verwendet werden. Zum Schutz der Gesundheit und der Umwelt sollten Absauganlagen, Auffangbehälter und Kabinen genutzt werden. So kann der überschüssige Flock aufgefangen und recycelt oder weiterverarbeitet werden.

Einzelnachweise

  1. ↑ Flock School – Lerne Alles Rund Um Die Beflockung | Maag Flock GmbH. Abgerufen am 27. April 2022 (deutsch).
  2. ↑ Flock Materialien. Abgerufen am 27. April 2022.
  3. ↑ Was Ist Flock? | Maag Flock GmbH. Abgerufen am 27. April 2022 (deutsch).
  4. ↑ Was Kann Flock? | Maag Flock GmbH. Abgerufen am 27. April 2022 (deutsch).
  5. ↑ Flock als Oberflächenschutz | Schuster Beflockungstechnik. Abgerufen am 27. April 2022.
  6. ↑ Anwendungen der Beflockung. Abgerufen am 27. April 2022.
  7. ↑ Anwendungsbeispiele Der Beflockung | Maag Flock GmbH. Abgerufen am 27. April 2022 (deutsch).
  8. ↑ Wie Beflocke Ich Richtig? | Maag Flock GmbH. Abgerufen am 27. April 2022 (deutsch).
  9. ↑ Wie funktioniert das Beflocken? Abgerufen am 27. April 2022.
  10. ↑ HTWK Leipzig ǀ Veredelungslexikon ǀ Beflocken. Abgerufen am 27. April 2022.
  11. ↑ F. Kassack: Beflockung. Textile Oberflächenveredelung durch Beflocken. Hrsg.: Bayer Farben Revue. Sonderheft, N.2. Leverkusen 1963.
  12. ↑ Arten der Beflockungen. Abgerufen am 27. April 2022.
  13. ↑ Qualitätssicherung Im Beflockungsprozess | Maag Flock GmbH. Abgerufen am 27. April 2022 (deutsch).
  14. ↑ Trouble Shooting In Der Beflockung | Maag Flock GmbH. Abgerufen am 27. April 2022 (deutsch).