Korrosionsschutz, Qualität, Optik und Nachhaltigkeit im Fokus| WOTech Technical Media

Korrosionsschutz, Qualität, Optik und Nachhaltigkeit im Fokus

 Oberflächen 08. 06. 2017
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Lackierung von Stahl im Außenbereich

Ob Baubereich, Außenmöbel, Fahrzeuge oder Land- und Baumaschinen: Wird Stahl im Außenbereich eingesetzt, ist eine Oberflächenbehandlung unverzichtbar. Die Anforderungen an die Lackierung sind dabei höher denn je: Neben optimierter Qualität und Wirtschaftlichkeit stehen Material- und Energieeffizienz sowie Nachhaltigkeit im Mittelpunkt.

Hoher Korrosions- und Verschleißschutz, ­Beständigkeit gegenüber mechanischen, chemischen und physikalischen Angriffen ­sowie eine dekorative Optik zählen zu den wesentlichen Anforderungen, wenn es um die Lackierung von Stahl im Außenbereich geht. Je nach Anwendung spielen auch hohe Individualität und Flexibilität eine wichtige Rolle. Der steigende Kostendruck im globalen Wettbewerb sowie die Forderung nach einer umweltgerechteren Produktion machen es gleichzeitig erforderlich, den Lackierprozess wirtschaftlicher und ­ressourcenschonender zu gestalten. Um diese eigentlich widersprüchlichen Ziele zu erfüllen, bieten die Unternehmen aus der Lackiertechnikindustrie neue und weiterentwickelte Lösungen.

Ressourcensparende Vorbehandlung

Eisen- und Zinkphosphatierung zählen seit langem zu den Standardverfahren für die Vorbehandlung von Metallen. Bei Eisenphosphatierungen sorgen neuere Entwicklungen, die ihre Wirkung bereits ab einer Temperatur von 30 °C bis 35 °C entfalten, für Energieeinsparungen. Darüber hinaus stehen inzwischen auch 1-komponentige, fluoridfreie Eisenphosphatierungen zur Verfügung, die sowohl bei Spritz- als auch bei Tauchanwendungen einsetzbar sind. Für Zinkphosphatierungen auf Eisen-/Stahlsubstraten werden ebenfalls kostengünstige und wartungsarme Ersatzprozesse angeboten, die gleichwertige Haftung und Korrosionsschutz erreichen. Weiter auf dem Vormarsch für die Vorbehandlung von metallischen Oberflächen sind multimetallfähige nanokeramische Systeme.

Bei hohen Anforderungen an den Korrosionsschutz sind Verzinkungen wie diskontinuierliches Feuerverzinken und thermisches Spritzen mit Zink auf gestrahlten Oberflächen nach wie vor die erste Wahl. Mit diesen Verfahren können Schichtdicken bis 150 µm aufgebracht werden. Die erzeugten Oberflächen sind meist sehr porös und neigen verstärkt zur Ausgasung. Dies macht ein entsprechend abgestimmtes Lacksystem erforderlich.

Vor der Pulverbeschichtung durchlaufen diese Stahlteile eine kathodische Tauchlackierung. Die zwischen 10 µm und 40 µm dicke Grundierung ist extrem korrosionsbeständig und gegenüber Säuren, Laugen und Lösemitteln ­resistent (Bild: Wagner)

Mit multimetallfähigen, nanokeramischen Vorbehandlungssystemen lässt sich ein Korrosionsschutz erzielen, der mit dem einer Zinkphosphatierung vergleichbar ist beziehungsweise diesen noch übertrifft (Bild: NABU-Oberflächentechnik)

 

Neue Entwicklungen bei Lösemittel- und Wasserlacken

Bei Lösemittellacken geht der Trend bei der Beschichtung im Fahrzeug- und Maschinenbau zu sogenannten Ultra-High-Solid-Systemen (UHS). Für die Umstellung auf diese Lacke ist in der Regel kein Umbau der Anlage erforderlich. Entwickelt wurden hier beispielsweise ein Lacksystem mit einem Festkörperanteil von rund 80 Gewichtsprozent und einem VOC-Gehalt von unter 350 g/L. Es bietet neben einer 2K-Polyurethan-Grundierung für mittleren Korrosionsschutz eine zweikomponentige Alternative auf Expoxidharzbasis für hohen bis sehr hohen Korrosionsschutz sowie einen hochglänzenden 2K-Polyurethan-Decklack. Auf gestrahltem Stahl (SA 2,5) zeigte der PU-UHS-Aufbau im Salzsprühtest bei einer Behandlungsdauer von 504 Stunden eine Enthaftung von 2,5 mm und Korrosion am Ritz von 0,3 mm. Der UHS-Decklack zeichnet sich darüber hinaus durch eine hohe chemische Beständigkeit sowie sehr gute Licht- und Wetterbeständigkeit aus.

Für die lösemittelarme, umweltgerechte Lackierung unterschiedlichster Geräte, Maschinen und Gebrauchsgüter mit Wasserlacken stehen ebenfalls neue Entwicklungen als Grundierung und/oder Decklacke zur Verfügung. Wie bei Lösemittellacken haben sich hier bei höheren Anforderungen an den Korrosions- und UV-Schutz Epoxid-Grundierungen und PU-Decklacke bewährt.

Text zum Titelbild: Die Lackierung von Bau- und Landmaschinen muss hohe Anforderungen an Korrosionsschutz, mechanische und UV-Beständigkeit sowie Optik erfüllen. Diese lassen sich mit modernen Wasserlacksystemen effizient und umweltverträglich umsetzen (Bild: Frei Lacke)

 

Systemlösungen für den Korrosions­schutz mit Pulverlack

Lösemittelfrei und nahezu verlustfrei verar­beitbar: Mit diesen beiden Eigenschaften setzt sich die Pulverbeschichtung bei immer mehr Anwendungen durch. Hinzu kommen die gerade bei der Beschichtung von Stahlteilen höheren Schichtdicken, die schon mit einem einmaligen Auftrag erzielt werden können.

Vorbehandlung, erforderliche Schichten von Grundierung und Decklack sowie Schichtdicken werden dabei in der Regel auf die Belastungen durch die Umgebungsbedingungen (Korrosivitätskategorie C 1 bis C 5M bzw. IM 1 bis 3) abgestimmt. Durch neu entwickelte Pulverlacke, beispielsweise auf Polyesterbasis, lassen sich im Einschichtverfahren bereits sehr gute Werte beim Korrosionsschutz und der UV-Beständigkeit erzielen.

Bei Pulverlacksystemen mit Grundierung kommen vermehrt zinkfreie Primer-Pulver zum Einsatz. Gründe dafür sind einerseits die hohe spezifische Dichte der zinkstaubhaltigen Produkte, die die Applikation erschwert und zu einer sehr geringen Ergiebigkeit führt. Andererseits ist es die Umweltverträglichkeit. Es stehen Produkte zur Verfügung, die nach der, auf der Global Harmonisierten System (GHS) der Vereinten Nationen zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien basierenden, CLP-Verordnung (Classification, Labelling and Packaging) nicht kennzeichnungspflichtig sind. Zinkstaubfreie Grundierungen bieten hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit vergleichbare Ergebnisse. Sie stehen in unterschiedlicher Zusammensetzung für die verschiedenen Anwendungen, zum Beispiel auf gestrahltem, phosphatiertem oder verzinktem Stahl, zur Verfügung. Besonders bei Beschichtungen auf verzink­tem Stahl ist es wichtig, dass die Grundierung die Poren der Zinkoberfläche schließt und dadurch Ausgasungen unterbindet.

Eine Alternative zur Pulvergrundierung stellt auch bei sehr großen Bauteilen, beispielsweise aus dem Nutzfahrzeug- und Landmaschinenbau sowie von Windkraftanlagen und Fördertürmen, die kathodische Tauchlackierung dar. Sie bietet bei Schichtdicken von üblicherweise 10 µm bis 50 µm einen sehr ­guten Korrosionsschutz.

Niedertemperatur-Pulverlacke und Pulver-auf-Pulver-Lösungen

Ein wichtiges Ziel bei der Entwicklung ­neuer Pulverlacksysteme ist auch die Reduzierung des Energieverbrauchs beim Vernetzen. So werden zum Beispiel Polyesterpulverlacke für den Außenbereich angeboten, die bereits ab 140 °C vernetzen. Werden die Niedertemperatur-Pulverlacke (NT-Pulver) bei normaler Temperatur, also zwischen 160 °C und 190 °C vernetzt ergibt sich eine deutliche Erhöhung der Produktivität. Denn der Einbrennzyklus kann je nach NT-Pulver auf bis zu 20 Minuten verkürzt werden. Noch höhere Einsparungen lassen sich mit sogenannten Pulver-auf-Pulver-Lösungen erzielen, bei denen Grundierung und Decklack nacheinander aufgetragen und beide Schichten in einem Einbrennvorgang vernetzt werden.

Das NT-Pulverlacksystem ist für die Beschichtung von feuerverzinkten Stahlteilen ausgelegt, bei dem sich die Grundierung nahtlos mit der Zinkoberfläche verbindet, die Poren schließt und damit die Ausgasung unterbindet (Bild: Karl Bubenhofer AG)

Bei Pulver-auf-Pulver-Lösungen erfolgt der Auftrag von Grundierung und Decklack ohne energieintensive Zwischenvernetzung (Bild: Wörwag)

 

Lacke mit maßgeschneiderten Eigenschaften

Ob Korrosionsschutz, Anti-Graffiti, Wärmereflektion oder sonstige Eigenschaften, die Entwicklungen bei Pulverlacken ­orientieren sich an den gestiegenen Anforderungen und bieten Endkunden in vielen Fällen ­einen Mehrwert. Dazu zählt beispielsweise ein Pulverlack, der die Wärmereflektion dunkler Farben um bis zu 25 Prozent erhöht und damit Werte erreicht, die weiß beschichteten Oberflächen entsprechen. Für Architekturanwendungen wurde ein selbstreinigender Pulverlack entwickelt, der Stickoxide aus der Umwelt (NOx) absorbiert und diese in unschädliche Nitrate umwandelt, die mit Regenwasser weggespült werden. Spezielle ­Anti-Graffiti-Pulverlacksysteme ermöglichen, dass auf die beschichtete Oberfläche auf­gesprühte Kunstwerke schnell, einfach und kostengünstig wieder abgewischt werden können.Doris Schulz

 
 
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