Oberflächentechnik Ausgewogen

Beim Elektrotauchlackieren stimmt die Kombination aus Oberflächenqualität und Kantenschutz. Das Beschichten von Objekten zum Beispiel Automobilkarossen sowie Industriegütern im Tauchverfahren...

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Das Beschichten von Objekten zum Beispiel Automobilkarossen sowie Industriegütern im Tauchverfahren ist eine der einfachsten und ältesten Lackiermethoden am Markt. Tauchverfahren lassen sich leicht automatisieren, im Allgemeinen ist die Lackausbeute hoch und die Investitionskosten sind im Vergleich zum Spritzlackieren niedrig. Aufgrund einiger Nachteile beim traditionellen Tauchlackieren – wie ungleichmäßige Schicht-dicken, Kantenflucht, Läuferneigung und unzureichende Hohlraumbeschichtung – hat sich die Elektrotauchlackierung weitgehend durchgesetzt. Die elektrochemisch abscheidbaren Systeme zeigen in der Regel keine der genannten Nachteile. Darüber hinaus ist die hohe Umweltverträglichkeit der Produkte aufgrund niedriger Emissionen sowie der mit Einführung der Ultrafiltration gestiegene Auftragwirkungsgrad von über 99% zu nennen.Die Anwendungen des Elektrotauchlackierens sind äußerst vielfältig. So werden Pkw- und Lkw-Karosserien, Automobilzubehör, Felgen, Heizkörper und Hausgeräte wie Lampen mit Elektrotauchlacken beschichtet. Die intensive Entwicklung kommerzieller Elektrotauchlacke begann Ende der 50er Jahre beim Automobilbauer Ford in den USA. 1963 hat es mit der anodischen Tauchlackierung (ATL) die ersten elektrochemischen Beschichtungen in den USA gegeben, kurze Zeit später auch in Europa.Breit gefächerte Basis-Chemie spricht für ATL-VerfahrenDie anodische Elektrotauchlackierung, bei der das zu beschichtende Objekt positiv geschaltet wird, nutzt als Basisharze Acrylate, Epoxid-Polyester sowie Polybutadienöle. Aufgrund der eingesetzten Basis-Chemie lassen sich generell die in der Tabelle vermerkten Korrosionsschutzeigenschaften erzielen. Infolge der zahlreichen chemischen Möglichkeiten hat sich das Anwendungsspektrum für ATL deutlich verbreitert. Noch heute wird das Verfahren zum Beschichten farbiger Objekte zum Beispiel von Badheizkörpern, Regalgestellen, aber auch von Bankautomaten angewandt. Nachteilig wirkt sich jedoch die dabei eingesetzte Basischemie hinsichtlich Chemikalienbeständigkeit und Korrosionsschutz aus.ATL wurde im Laufe der Zeit weiterentwickelt – hinsichtlich der Eigenschaften: besserer Korrosionsschutz, verbesserter Umgriff und reduzierte Emissionen. Parallel dazu entstanden die kathodisch abscheidbaren Lacksysteme auf Epoxid- und Polyurethanbasis. 1971 gingen erste Kleinteilebecken in der allgemeinen Industrie in Betrieb, kurze Zeit später setzte sich das kathodische Tauchlackieren (KTL) auch in der Automobilindustrie als generell genutzter Grundierprozess durch. KTL ist moderner und erzeugt qualitativ höherwertige Schichten als ATL: - Es wird speziell ein besserer Korrosionsschutz und Umgriff erzeugt.- KTL greift die Phosphatschicht nur schwach an.- Der kathodische Wasserstoff ist inert gegenüber den eingesetzten Bindemitteln.- Es kommt zu keiner elektrochemischen Auflösung der metallischen Substratoberfläche wie beim anodischen Verfahren.- Die verwendeten basischen Polymere sind hydrolysebeständig.Die frühen kathodischen Tauchlacke enthielten aber deutliche Anteile an toxischen Metallen wie Blei und zum Teil auch Strontium. Als Lösungsmittelanteil waren 3 bis 4% im Bad üblich, wobei vor allem das gesundheitlich bedenkliche Ethylglykol eingesetzt wurde. Die Produkte benötigten prozessseitig zur Lackstabilisierung und für einen ausreichenden Korrosionsschutz generell einen Ultrafiltrat-Verwurf, eine VE-Wasserschlusss-Spülung und eine chromhaltige Passivierung als Nachspülung in der Vorbehandlung.Moderne kathodische Tauchlacke sind im Vergleich zu den Vorgängerprodukten in den Anfangsjahren deutlich besser hinsichtlich Ökologie, Applikation und Umgriff (Innen-Beschichtung), Oberflächenqualität und Korrosionsschutz. Das lässt sich am Beispiel der neuen kathodischen Tauchlacke der Reihe Cathoguard 500 von BASF zeigen. Ein heutiger kathodischer Tauchlack hat generell folgende ökologische Vorteile:- Er enthält kein Bleipigment und entspricht der EU-Richtlinie, die ab Juli 2005 als Option auf zinnfreie kathodische Tauchlacke verweist.- Keine toxischen Lösungsmittel wie Ethylglykol sind enthalten.- Es werden keine HAPs Verbindungen (Hazardous-Air-Pollutants-Liste der Nafta) verwendet- Der Lösungsmittelanteil liegt unter 1% im Bad. Der VOC-Gehalt beträgt weniger als 0,6 lbs/gal.- Es wird auf eine chromhaltige Nachspülung in der Vorbehandlung verzichtet.Reduzierte Lösemittelemission bei heutigen KTL-ProduktenDie Weiterentwicklung des kathodischen Tauchlackierens zeigt sich sehr deutlich in einer reduzierten Lösungsmittelemission: Entwickelte das KTL-Produkt Cathodip - erster kathodischer Tauchlack von BASF Coatings - 865 g je 100 m2 Badvolumen, liegen die modernen Verfahren mit 185 g je 100m2 in einer anderen Dimension bezüglich der Gesamtemission von Lösemitteln. Das Entscheidungskriterium für oder wider den Einsatz einer KTL jedoch ist nach wie vor der „gelieferte“ Korrosionsschutz. Die Produktreihe Cathoguard 500 zielt dabei auf einen herausragenden Korrosionsschutz - also auf einen optimalen Umgriff und damit eine exzellente Innenbeschichtung und einen sehr guten Kantenschutz bei gleichzeitig hochwertiger Oberflächenbeschaffenheit. Die Schere „guter Kantenschutz führt zu schlechter Oberfläche“ gilt für das Sortiment Cathoguard 500 nicht mehr.Aufgrund einer speziellen Mischung von Harzen wurde bei dieser Produktreihe eine Zweiphasigkeit im Film erreicht: Eine erste pigmentreiche Schicht mit hoher Viskosität während der Einbrennphase ergibt den guten Kantenschutz auf dem Substrat. Die zweite pigmentarme Schicht mit niedriger Viskosität ermöglicht einen guten Verlauf an der Oberfläche. Der Nachweis der Zweiphasigkeit kann mit Hilfe von IR-Spektren sowie eines Querschliffs erbracht werden.Der optimale Kantenschutz lässt sich mit verschiedensten Methoden nachweisen: mit Hilfe der Mikroskopie im Querschliff an scharfen Kanten, durch Korrosionsschutztests an Kanten sowie mit Kantengütezahlmessungen. Die Messung von Kantengütezahlen ist eine sehr hilfreiche Labormethode zur Bestimmung der Lackschichtdicke auf der Kante KTL-beschichteter Bleche. Dazu wird mit einer einfachen Messapparatur die Isolation an einem KTL-Blech ermittelt. Lassen sich dabei Spannungsdurchbrüche vermeiden, so ist die Kante gut mit Lack geschützt. Die gemessenen Daten werden umgerechnet in Kantengütezahlen. So bedeutet „größer 90% Kantengütezahl“ eine gute Lackausbildung auf Kanten.Optimierter Kantenschutz bei guter OberflächenglätteObwohl moderne kathodische Tauchlacke einen optimierten Kantenschutz ermöglichen, bleibt die gewohnt gute Oberflächenglätte der KTL-Produktreihe Cathoguard 500 erhalten. Dieses wird - wie bereits erwähnt - über eine pigmentarme obere Schicht mit optimalem Verlauf realisiert, was zu exzellenten Rautiefen des Produkts führt. Der optimale Verlauf spiegelt sich letztlich auch im Decklackstand wider, was Linienresultate nach Einführung des Produkts in der Automobilindustrie gezeigt haben.Die verbesserten Eigenschaften der modernen KTL-Verfahren mit der Kombination „Kantenschutz und gute Oberfläche“ sind natürlich auch für den Industriebereich, zum Beispiel der Automobilzulieferindustrie, prädestiniert. Vorteilhafte Anwendungen ergeben sich damit bei der Räderbeschichtung unter anderem aufgrund der verringerten Kantenkorrosion und geringen Läuferneigung, bei der Beschichtung von Sitzen wegen der Anti-Quietsch-Eigenschaften sowie bei der Abdeckung rauer Oberflächen zum Beispiel von Gussteilen.Bestes Verfahren zur KantenbeschichtungDas Elektrotauchlackieren als „das Tauchverfahren“ ist weit entwickelt. Sowohl für anodische als auch kathodische Prozesse gibt es innovative Anwendungsbereiche. Auch im zukünftigen Korrosionsschutz wird das Elektrotauchlackieren immer eine entscheidende Rolle spielen. Bei der Automobil-Erstlackierung werden allerdings weiterhin Verfahren angewandt, die dazu führen, dass es Kanten und somit Fehlstellen geben wird. Diese sind auch künftig vor Korrosion zu schützen. Das wird auch in Zukunft durch einen Tauchprozess geschehen, denn für die Beschichtung der Kanten existieren keine alternativen Verfahren. Bevor sich diese neuen Korrosionsschutzkonzepte durchsetzen, wird die Weiterentwicklung beim elektrostatischen Tauchlackieren nicht mehr zu fundamentalen Neuerungen führen, sondern kleine, aber entscheidende Verbesserungen für den Anwender bringen.