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Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 1

Schadensbilder erkennen und Fehler

vermeiden

Dipl.-Ing.(FH) Markus WitterInstitut für Lacke und Farben e.V.


iLF? Wer sind wir? Was leisten wir?

Institut für Lacke und Farben e.V.

iLF Forschungs- und Entwicklungs-gesellschaft Lacke und Farben mbH

Fichtestrasse 29, 39112 Magdeburg



• beide Unternehmen sind private und unabhängigeEinrichtungen

• und bieten Forschungs-, Entwicklungs- undPrüfdienstleistungen an

• während das gemeinnützige Institut Eigenforschungbetreibt, um das Know-How hoch zu halten

• bearbeitet die Gesellschaft Industrieaufträge undvermarktet das erarbeitet Know-How



unser Angebot an Rohstoffhersteller, Lackfabriken und Lackverarbeiter reicht von

• der Bearbeitung anspruchsvoller Problemstellungen

• über die Entwicklung moderner Beschichtungsstoffe

• und die Erprobung von Rohstoffen

• bis hin zur komplexen Beschichtungsprüfung undnormgerechten Einzelprüfung


Beschichtungsstoffe

Farbmetrik

Lackrohstoffe

Anwendungstechnik

Physik

Analytik



Ausstattung und Geräte: Applikationstechnik


• diverse Lackierautomaten (klimatisierte Lackiertechnika)

• Pulverlackiereinrichtungen

• UV-Härtungsanlagen

• Labor-Elektrotauch-Anlage

• Laborvorbehandlungsstrecke

• Niederdruckplasmaanlage

• diverse Dispergiertechnik


• Xenotestgeräte (1200, BETA, Suntest)


Ausstattung und Geräte: Anwendungstechnik

• QUV-Geräte (UV-A, UV-B)

• Schwitzwasserprüfgeräte

• Salzsprühkammern

• Klimaschränke

• diverse Lackprüfeinrichtungen

• Freibewitterungsstände



Ausstattung und Geräte: Physik

• Thermoanalyse (DMA, DSC mit Foto-DSC)

• Auflichtmikroskopie

• Kontaktwinkelmessgerät

• Partikelgrößenanalyse

• Universalprüfmaschine (zur Prüfung der Zugfestigkeit, Reißdehnung bzw. Haftfestigkeit)

• Mikrohärteprüfung

• elektrochemische Korrosionsschutzprüfungen


Ausstattung und Geräte: Physik & Analytik


• Spektroskopie (FTIR, UV-VIS, AAS, AES)

• Chromatographie (HPLC, GC)

• Farbmessgeräte

• Tensiometer

• Viskosimeter

• LUMI-Fuge



Akkreditierung:

Das iLF ist ein akkreditiertes Prüflabor nach DIN EN ISO 17 025

Zulassung als Prüflabor• durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (bast)

• durch die Gütegemeinschaft für Stückgutbeschichtungen imBauwesen e.V. (GSB) RAL RG 631 (ALU)

• durch die Gütegemeinschaft Antigraffiti e.V.

• durch das Bundesamt für Wehrtechnik und Beschaffung für die Prüfung von Beschichtungsstoffen und techn. Chemikalien


iLF? Wer sind wir? Was leisten wir? – Dienstleistungsangebot Pulverlacke

Dienstleistungsangebot Pulverlacke

• UV-härtende Pulverlacke

• thermoplastische Pulverlacke

• thermisch härtende Pulverlacke

ProduktentwicklungProduktentwicklung

RohstofferprobungRohstofferprobung• Bindemittel

• Füllstoffe

• Pigmente

• Additive und Hilfsstoffe




FarbmetrikFarbmetrik• farbmetrische Normprüfungen (akkreditiertes Prüflabor)• Farbdifferenzbestimmungen• farbmetrische Prüfungen von Effektfarben• Anfertigung von Eichausfärbungen und Farbtonvorlagen• komplexe Rezepturerarbeitung

PrPrüüfung der Pulverqualitfung der Pulverqualitäätt• Korngrößenverteilung, Dichte, Gelzeit, Fluidisierbarkeit, Ergiebigkeit• Reaktivität, Schmelzpunkt, Schmelzviskosität, Einbrennverlust• Verarbeitungseigenschaften (ESP, Tribo, Wirbelsintern)• Aufladbarkeit (Tribo-Fähigkeit) und Lagerstabilität• Überbrennstabilität, Verträglichkeit• Aushärteeigenschaften (IR, UV, Umluft-, Gradientenofen)




Anwendungstechnische PrAnwendungstechnische Prüüfungenfungen

• GSB-Prüfungen (zugelassenes Prüflabor)

• Prüfungen nach DB-TL 918 340 (innen und außen)

• Beständigkeitseigenschaften(Korrosion-, UV-, Wetter-, Chemikalienbeständigkeit)

• optische und mechanische Eigenschaften(Härte, Elastizität, Haftung, Glastemperatur, Farbe, Glanz und Struktur)

• Fehleranalyse (Mikroskopie)


PulverbeschichtenLUST ?LUST ?

oderoder

FRUST ?FRUST ?


Gliederung

• Pulverbeschichten Pulverbeschichten –– Lust oder Frust?Lust oder Frust?1. Reinigung und Vorbehandlung

Fehler bei der Vorbehandlung und ihre Folgen

2. Pulverbeschichtung

Fehler bei der Pulverbeschichtung und ihre Folgen

3. Einbrennprozess

Fehler beim Einbrennen und ihre Folgen

4. Transport/Lagerung

Fehler beim Transport / Lagerung und ihre Folgen

5. Probleme mit den Farbtönen RAL 9006 und 9007

• HintergrundHintergrund

• FazitFazit


Pulverbeschichten – Lust oder Frust?

1. Reinigung und Vorbehandlung

• Entfernen von Oberflächenverunreinigungen

• Aktivieren der Oberfläche für die Beschichtung

• Aufbringen von haftvermittelnden bzw. korrosions-schützenden Schichten – die Konversionsschichten


Pulverbeschichten – Lust oder Frust? – Reinigung und Vorbehandlung

1. Reinigung und Vorbehandlung

Die Wahl des für den Anwendungsfall passenden Vorbehandlungsverfahren richtet sich nach:

• Metalltyp und Qualität

• Oberflächenzustand

• Wirtschaftliche und umweltbedingte Betrachtungen

• Anforderungen an die Oberflächenbehandlung undAnwendungsbereich des Endproduktes



Aluminiumwerkstoffe

1. Beizentfettung = Reinigen und Beizen in einem Bad mit dem Ziel der Entfernung natürlicher und vorgebildeter Oxidschichten

• als Beizmittel können alkalische oder saure Lösungen verwendet werden

• alkalische Beizen bevorzugt: z.B. 30 – 50 g/L NaOH, bei 20° bis 60°C

• der Beizangriff wird über die Konzentration an freiem NaOH, Temperatur und Behandlungszeit gesteuert



Aluminiumwerkstoffe

1. Beizentfettung = Reinigen und Beizen in einem Bad mit dem Ziel der Entfernung natürlicher und vorgebildeter Oxidschichten

Vorteil: Abtrag von Silizium und Kupfer, geringer Materialabtrag

Nachteil: zu geringer Materialabtrag – keine Entfettung von tiefergelegenenVerunreinigungen



Aluminiumwerkstoffe

2. Dekapieren = Entfernung von angereicherten Legierungs-bestandteilen des Al aus dem Beizprozess

• Diese Bestandteile sind in alkalischen Lösungen schwer löslich

• Saure Lösungen auf Basis Salpeter, Schwefel- oder Phosphorsäure


Entfetten/ Beizentfetten

Spüle

Dekapieren

Spüle

Konversionsbehandlung Spüle

Alternative VerfahrenGelbchromatierungGrünchromatierung

0,4-1,2 g/m2 0,4-1,0 g/m2


Die Vorbehandlung


Alternative Vorbehandlungsverfahren – Aluminium


Titan-/Zirkonverfahren (bis zu 30 mg/m²) 1.

Cerat – Verfahren (0,1 – 1,0 mg/m²)2.

SAM – Self Assembling Molekules (Moleküle die sich auf einer Oberfläche selbst in eine gewisse Ordnung bringen)

3.

Silan-Technologie – Schichtdicke 50 – 100 nm4.



Eisenwerkstoffe

1. alkalische Reinigung

2. Spülen bei RT (≈ 20°C)

3. Dekapieren (Beizen) in HCl 1:1 (oder verdünnter) 30 s – 60 s, < 35°C


5. Spülen bei RT bis 80°C

6. Haftvermittlungsschichten

Typische Verfahrensschritte der Vorbehandlung von Eisenwerkstoffen



Verzinkte Oberfläche

1. mild alkalische Reinigung oder sauer (wässrige Lsg. von Phosphorsäure)


3. Dekapieren (Beizen) meist Phosphorsäure

4. Spülen

5. Schichtbildende Phosphatierung / Chromatierung

6. Spülen

7. Nachspülen, Passivieren

8. Spülen

9. Spülen, VE-Wasser

10. Trocknen

Zink oder verzinkte Oberflächen können wie Aluminiumwerkstoffe sowohl sauer als auch alkalisch behandelt werden


Phosphatierungen


Schichtbildende Phosphatierungen• Zinkphosphatierung

• Zinkeisenphosphatierung (1 – 4 g/m²)

• Zinkmanganphosphatierung

Nicht schichtbildende Phosphatierungen• Alkaliphophatierung

• Eisenphosphatierung (0,1 – 0,4 g/m²)

• Eisendickschichtphosphatierung (0,4 – 1,0 g/m²)

Herstellung von in Wasser schwer löslichen Metall-Phosphat-Überzügen



Fehler in der Vorbehandlung und ihre Folgen

Fingerabdrücke führen zur Blasenbildung im Kondenswasserkonstantklima




Fingerabdrücke führen zur Blasenbildung im Kondenswasserkonstantklima




Mangelnde Vorbehandlung verursacht Unterwanderung im Klimawechseltest




Mangelnde Vorbehandlung verursacht Blasenbildung und in der Folge Korrosion im Salzsprühnebeltest




Mangelnde Vorbehandlung verursacht Unterwanderung im Salzsprühnebeltest




Benetzungsstörungen als Folge einer unzureichenden Reinigung der Substratoberfläche

mikroskopische Aufnahme (Querschliff)





EDS-Spektrum (energiedispersive Röntgenanalyse)




Vorbehandlung i.O.




Vorbehandlung n.i.O.




Vorbehandlungsrückstände aufgrund einer mangelhafte Spüle




Mangelhafte Spüle im Kantenbereich


Ruhepotentialanalyse

-500

-250

0

250

0 1 2 3 4 5 6 7

0

50

75

Stim

ula

tork

onze

ntr

ation [

mm

ol /l]

Versuchsdauer [h]

Ruhe

pote

ntial U

H[m

V]

Zugaben des Korrosionsstimulators

Ruhepotential

Konzentration des

Korrosionsstimulators

Korrosion

Passivität

. . . .

25

• demin. Wasser + Natriumtetraborat als Korrosionsinhibitor (pH = 7)

• Korrosionsstimulator = NaCl

• Prüfkörper = vorbehandeltes Blech

• durch diskontinuierliche Steigerung der NaCl-Konzentration wird die korrosiveBelastung realisiert

• Beginn der Korrosion ist an einem Potentialabfall erkennbar

• Die ermittelte krit. Konzentration istcharakteristisch für die Vorbehandlungs-anlage und die eingesetzten Chemikalien

• Zeitgewinn durch verkürzte Prüfdauer(max. 2 Tage)




2. Pulverbeschichten

• ein elektrisch leitfähiger Werkstoff wird mitPulverlacken beschichtet

• das Pulver wird

� elektrostatisch (Aufladung erfolgt über eine Elektrode)

� tribostatisch (Aufladung erfolgt durch Reibung), oder

� im Wirbelsinterverfahren(heißes Werkstück wird in fluidisiertes Pulver getaucht )

appliziert


Pulverbeschichten – Lust oder Frust? – Pulverbeschichtung

Fehler in der Pulverbeschichtung und ihre Folgen

Oberflächenfehler als Folge einer unzureichenden Reinigung der Beschichtungsanlage

mikroskopische Aufnahmemikroskopische Aufnahme




Beschichtungsstörungen als Folge einer unsauberen Arbeitsweise




3. Einbrennen / Vernetzen

• chemische Reaktion von Harz und Härter(chemische Vernetzung)

• Aufschmelzen der pulverförmigen Lackbestandteile

• eine vollständige Vernetzung des Pulverlackesbenötigt Mindesttemperatur und –zeit !!!

• unterschiedliche Materialstärken verlangenunterschiedliche Verweilzeiten der Bauteile im Ofen


Pulverbeschichten – Lust oder Frust? – Einbrennprozess


Versprödung des Pulverlackes als Folge einer Untervernetzung (ggf. auch als Folge eines Überbrennens)

GradientenofenblechGradientenofenblech





Dornbiegeversuch





DornbiegeversuchGitterschnittprüfung


Pulverbeschichten – Lust oder Frust? – Transport / Lagerung

Fehler beim Transport / Lagerung und ihre Folgen

Druckstellen des Verpackungsmaterials in der Beschichtung


Pulverbeschichten – Lust oder Frust? – Material

Materialfehler und die Folgen

Schlechte Kantenabdeckung aufgrund zu scharfer Kanten (Kantenradien < 1mm)



Pulverbeschichten – Lust oder Frust? – RAL 9006 und 9007

Probleme mit den Farbtönen RAL 9006 und 9007

RAL 9006 RAL 9006 WeiWeißßaluminiumaluminium

RAL 9007 RAL 9007 GraualuminiumGraualuminium

• beide Farbvorlagen sind Bestandteil der FarbsammlungRAL 840-HR

• Farbreklamationen waren / sind deshalb an der Tages-ordnung

vorgesehen sind, werden sie im Architekturbereich

• obwohl für beide Vorlagen keine einheitlichen Aus-führungen bestehen und sie nicht für dekorative Zwecke

eingesetzt

• beide Farbtöne sind nicht in der VdL-Richtlinie 10„zulässige Farbtoleranzen für unifarbene Pulverlacke ...“aufgelistet

• gegenwärtig wird die Ablösung dieser Farbvorlagendurch neue Muster auf Basis von Perlglanzpigmentenvorbereitet


Pulverbeschichten – Lust oder Frust? – RAL 9006 und 9007

Probleme mit den Farbtönen RAL 9006 und 9007

• deshalb muss dem Beschichter klar sein, dass

RAL 9006 RAL 9006 WeiWeißßaluminiumaluminium

RAL 9007 RAL 9007 GraualuminiumGraualuminium

� es keine einheitlichen Vorlagen gibt und somitenorme Farbabweichungen möglich sind

� es einer eindeutigen Absprache mit dem Pulver-lackhersteller, hinsichtlich zulässiger Toleranzen bedarf

� der Kunde explizit auf diese Problematikhingewiesen werden muss


Pulverbeschichten – Lust oder Frust? – Hintergrund

Hintergrund

• wir (und andere Prüfdienstleister) werden immer wieder mitden selben Problemen konfrontiert

• viele Schadensbilder sind durch das Einhalten vorgegebenerProzessparameter vermeidbar

• die meisten Schäden treten als Folge einer falschen oder mangelhaften Vorbehandlung auf

• die an die Beschichtungen gestellten Anforderungenwerden immer strenger


Pulverbeschichten – Lust oder Frust? – Fazit

Fazit

• um qualitativ hochwertige Pulverbeschichtungen realisierenzu können und eine Zulassung zu erhalten, müssen nur wenige Dinge beachtet werden

1. Die Vorbehandlung muss auf Substrat und Pulverlack angepasst werden

2. Ein sauberes Arbeiten verringert die Gefahr von Oberflächenfehlern

3. Das Einhalten vorgegebener Prozessparameter verhindert ebenfalls die Gefahr von Beschichtungsfehlern (Einhalten der Einbrennbedingungen!!)

4. Eine rechtzeitige Prüfung des Beschichtungssystems beugt hohen Reklamationsansprüchen vor

5. Ein ständiger Dialog mit dem Pulverlackproduzenten und dem Kunden reduziert die Gefahr von Missverständnissen und teuren Folgeschäden


Pulverbeschichten – Lust oder Frust? – Fazit

Fazit

• wer all diese Dinge beachtet, wird beim Pulverbeschichtenausschließlich Freude haben


Pulverbeschichten – Lust oder Frust? – ENDE

ENDE

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!!!

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