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Oberflächentechnik

Hochwertiger Schutz mit System

| Redakteur: Güney Dr.S.

Pulverbeschichtung ermöglicht schweren Korrosionsschutz bei Stahlbauten.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Im Entwicklungsfokus von Frei-Lacke stehen unter anderem 2-Schicht-Pulverlacksysteme für die hohen Anforderungen des Korrosionsschutzes von Stahlkonstruktionen in Anlehnung an DIN EN ISO 12944. Darauf aufbauend wurde in Zusammenarbeit mit dem Partner Wobek Oberflächenschutz GmbH, Stollberg, ein Pulverlacksystem und dessen Applikationstechnik weiterentwickelt. Wobek brachte in dieses Projekt insbesondere das Know-how für die Substratvorbehandlung von Stahl ein. Die Leistungsfähigkeit dieser Pulverlacksysteme für den Korrosionsschutz wurde schließlich am Institut für Korrosionsschutz Dresden GmbH durch Prüfungen nach DIN EN ISO 12944-6 belegt. Am Institut nahm man auch qualitätssichernde Überwachungen der Produktion vor.

Umweltverträglichkeit spricht für Pulverlacke

Die langzeitstabile Beschichtung des multivalenten Werkstoffs Stahl gewinnt immer mehr an Bedeutung. So nutzt man bereits in zahlreichen Bereichen der Industrie gern die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten eines beständigen Korrosionsschutzes. In der Beschichtungsbranche konkurrieren auf dem Korrosionsschutzsektor in der Werksfertigung in zunehmendem Maße spezielle Pulverlacksysteme mit den konventionellen flüssigen Beschichtungsstoffen. Aufgrund der gesetzlich vorgegebenen Reduzierung der VOC-Emissionen wird sich letztendlich der Trend zur umweltverträglichen Pulverbeschichtung perspektivisch fortsetzen.

In DIN EN ISO 12944 (Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme) sind nur Systeme mit flüssigen Beschichtungsstoffen vermerkt. Die Aufnahme der Pulverbeschichtungssysteme in ein Normenwerk „Korrosionsschutz für Stahlbauteile“ ist somit dringend notwendig. Derzeit läuft beim DIN (Deutsches Institut für Normung e.V.) eine Normvorbereitung als DIN 55633 „Beschichtungsstoffe, Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Pulverbeschichtungssysteme“. Eine Integration von Pulverlacksystemen für die Stahlbeschichtung in andere Regelwerke – zum Beispiel in die Verbände-Richtlinie zu Duplex-Systemen (Feuerverzinken und Beschichtung) und ins VFF-Merkblatt St. 01 (Beschichten von Stahlteilen im Metallbau) – ist bereits geschehen.

Der Verarbeitung spezieller 2-Schicht-Pulverlacksysteme ist für alle Beschichtungsbetriebe – vor allem Lohnbeschichter – attraktiv, die einen hohen Korrosionsschutzstandard im Markt garantieren wollen und müssen. Voraussetzung dafür ist natürlich eine leistungsfähige chemische und/oder mechanische Vorbehandlung der Metallsubstrate. Außerdem können von diesen Pulverlacksystemen Anwender profitieren, die infolge der VOC-Regelung (Reduzierung von Lösemittelemissionen) von der Flüssiglackierung auf die Pulverbeschichtung umsteigen möchten. Die Wobek Oberflächenschutz GmbH hat zum Beispiel viel Erfahrung bei der langzeitstabilen Pulverbeschichtung von Stahlbauten. Das betrifft den gesamten Verfahrenskomplex: mechanische Vorbehandlung (Strahlen), Beschichten sowie Qualitätssicherung.

Hoher Korrosionsschutz basiert auf zwei Effekten

Generell wird mit einem 2-Schicht-Pulverlacksystem gearbeitet. Das hohe Korrosionsschutzpotenzial wird durch zwei Wirkmechanismen erreicht ] und zwar aufgrund der sehr guten Adhäsion des Grundpulvers auf dem Substrat sowie der hohen UV- und Wetterbeständigkeit des Deckpulvers. Eine erstklassige Barrierewirkung der Gesamtbeschichtung gegen Permeation von Schadstoffen kommt hinzu. Das Grundpulver besteht aus einem speziell modifizierten Epoxidharz mit hoher Vernetzungsdichte und sehr guter Haftfestigkeit auf dem Metallsubstrat. Dieses Pulverlacksystem liegt vom Reaktionsmechanismus her in sehr reaktiver Einstellung vor (Vernetzungstemperatur ab 160 °C). Es erzeugt gute mechanische Eigenschaften. Im Gegensatz dazu haben zinkstaubhaltige Pulverlacke nach Untersuchungen des Instituts für Korrosionsschutz Dresden eine Reihe von Nachteilen.

Die elektrochemische, kathodische Korrosionsschutzwirkung des Zinkstaubs ist nicht gegeben. Daher wird auf Zinkstaub im Grundpulver verzichtet, man hat sich auf eine hohe Adhäsion konzentriert. Die Deckbeschichtung besteht aus einem Pulverlack auf Polyesterharzbasis mit einer Vernetzungstemperatur ab 180 °C sowie guten mechanischen Eigenschaften. Grundpulver und Deckschicht sind in den relevanten Eigenschaften optimal aufeinander abgestimmt. Einer der Schwerpunkte liegt insbesondere auf einer sehr guten Haftung zwischen Deck- und Grundpulver. Die Beschichtung kann per Tribo- und Korona-Aufladung sowohl manuell als auch in automatischen Anlagen geschehen. Bei der Applikation der Pulverlacksysteme sollte beachtet werden, dass die tribokinetisch aufgebrachten Pulverlackschichten eine geringere Porosität haben als Schichten, die nach dem Korona-Verfahren beschichtet wurden.

Das Aushärten geschieht durch thermochemisches Vernetzen in Durchlauf- oder Kammeröfen mittels Konvektionstrocknung, gegebenenfalls mit Unterstützung durch IR-Zonen. Die von den Pulverlacksystemen vorgegebenen Einbrennbedingungen (Objekttemperaturen und Haltezeiten) müssen exakt eingehalten werden. Ein vollständiges Aushärten der applizierten Pulverlacke ist Voraussetzung, um optimale Eigenschaften hinsichtlich Korrosionsschutz, Chemikalienbeständigkeit sowie UV- und Wetterstabilität zu erzielen. Die zu beschichtenden Teile müssen den Anforderungen des korrosionsschutzgerechten Konstruierens genügen.

Besserer Korrosionsschutz mit 2- statt-1-Schicht-Systemen

Im Allgemeinen hängt das Niveau der Korrosionsschutzwirkung nicht nur vom Beschichtungsaufbau, sondern auch von der Güte der Substratvorbehandlung ab. Dies ist eine Grundvoraussetzung für einen wirksamen Korrosionsschutz der Pulverlacksysteme. Mit 1-Schicht-Pulverlacksystemen lassen sich die Anforderungen für die Korrosivitätskategorien C3 und höher nicht erreichen. Mit den beschriebenen 2-Schicht-Systemen gelingt dagegen der Vorstoß in die Korrosivitätskategorien C4 (starke Korrosionsbelastung) und C5 (sehr starke Korrosionsbelastung).

Nach den Prüfungen am Institut für Korrosionsschutz Dresden ist das beschriebene Verfahren ] Substratvorbehandlung und 2-Schicht-Pulverlacksystem ] für die Erfüllung der höchsten Korrosivitätskategorien „C5-I Schutzdauer lang“ und „C5-M Schutzdauer lang“ geeignet. Als Pulverlacksysteme kommen folgende Systemreihen von Frei-Lacke zur Anwendung: ein Grundpulver der Systemreihe PE1204A und ein Deckpulver der Systemreihe PP1004A. Die Prüfungen der Pulverlacksysteme erfolgten in Anlehnung an die DIN EN ISO 12944-6 und TL/TP-KOR-Stahlbauten.

Dieser 2-Schicht-Pulverauftrag bildet eine optisch anspruchsvolle Oberfläche und hat eine hohe mechanische und chemische Beständigkeit. Eventuell notwendige Ausbesserungen dieser Beschichtung können mit Flüssiglacken (vorzugsweise 2K-PUR) erfolgen. Für die Verarbeitung auf Baustellen wurde von Wobek ein mobiles Pulverlack-Ausbesserungsgerät entwickelt. Insgesamt gesehen steht ein 2-Schicht-Pulverlacksystem zur Verfügung, das hinsichtlich des Leistungsvermögens mit den beständigsten Korrosionsschutz-Beschichtungssystemen auf Basis herkömmlicher Flüssiglacke aus DIN EN ISO 12944-5 vergleichbar ist.

Außer den Anwendungen für Stahlbauten lässt sich dieses Pulverlacksystem auch für hochwertige Korrosionsschutzschichten im allgemeinen Maschinenbau, zum Beispiel für Baumaschinen, aber auch für Nutzfahrzeuge verwenden.