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04.12.2020

Pulverbeschichten

Pulverbeschichten: 03.09.2014

Zwischenschichthaftung mehrschichtiger Pulverlackbeschichtungen: Probleme in direkt beheizten Gasöfen

In einem aktuellen Kooperationsprojekt wird der Einfluss der Gaszusammensetzung auf die Haftfestigkeit zwischen den applizierten Pulverbeschichtungen untersucht

Das iLF Magdeburg beschäftigt sich im Rahmen eines Kooperationspro jekts aktuell mit der Ursachenaufklärung von Haftungsproblemen zwischen Grundier- und Deckpulverlacken, infolge eines Aushärtens in direkt beheizten Gasöfen.

Pulverlacke werden, um bestimmte Beschichtungseigenschaften zu erzielen, häufig auch zwei- oder mehrschichtig appliziert. Grundsätzlich weisen mehrschichtige Pulverbeschichtungen mehr Vor- als Nachteile auf und sind ein gutes Mittel um beispielsweise Korrosionsschutz und Wetterbeständigkeit miteinander zu verbinden. Die für Mehrschichtaufbauten verfügbaren Beschichtungsmaterialien sind inzwischen optimal aufeinander abgestimmt und entsprechen den höchsten Ansprüchen in Optik und Beständigkeit. "Alles Bestens!?" könnte man denken – "Leider Nein!" ist die Antwort. Denn ein Schadensphänomen ist bei mehrschichtigen Pulverbeschichtungen regelmäßig zu beobachten – Haftungsprobleme zwischen den einzelnen Schichten! Diese Probleme können z.T. so stark ausfallen, dass der Decklack mühelos von der Grundierung entfernt (abgezogen) werden kann. Interessant dabei ist, dass eine Enthaftung zwischen den Schichten nur dann auftritt, wenn zum Einbrennen der Pulverlacke ein direkt beheizter Gasofen verwendet wurde. Beschichtungsunternehmen, die z.B. einen elektrischen Konvektionsofen verwenden, werden dieses Schadensbild nicht kennen -  vorausgesetzt sie halten beim Verarbeiten und Einbrennen alle Vorgaben des Pulverlackherstellers ein und der verwendete Pulverlack entspricht den aktuellen Qualitätsstandards. Das iLF Magdeburg beschäftigt sich aktuell, im Rahmen eines vom BMWi geförderten Kooperationsprojektes (FKZ: KF2047604SU2), mit der Ursachenaufklärung von Haftungsproblemen zwischen Grundier- und Deckpulverlacken, infolge eines Aushärtens in direkt beheizten Gasöfen. Die enge Zusammenarbeit mit den Kooperationspartnern Ganzlin Beschichtungspulver GmbH und der Seile Beschichtungen GmbH stellt dabei die Basis für die anwendungsorientierte Bearbeitung dar. Im Mittelpunkt der Arbeiten steht die Untersuchung des Einflusses der Gaszusammensetzung auf die Haftfestigkeit zwischen den applizierten Pulverbeschichtungen. Denn Gas ist nicht gleich Gas. Gesetzliche Bestimmungen regulieren zwar die Qualität und Zusammensetzung des Gases, lassen jedoch genügend Spielraum, um Schwankungen zu ermöglichen, die u.U. einen Einfluss auf die Haftfestigkeit zwischen Grundier- und Decklack haben können.

Die Haftzugprüfung ergab eine vollständige Enthaftung zwischen den Schichten bei 0 N/mm² Abrisskraft, eingebrannt im Laborgasofen.

Die Haftzugprüfung ergab eine vollständige Enthaftung zwischen den Schichten bei 0 N/mm² Abrisskraft, eingebrannt im Laborgasofen.

Die Haftzugprüfung zeigte keine Enthaftung zwischen den Schichten bei 12 N/mm² Abrisskraft, eingebrannt im Umluftofen. Quelle (zwei Fotos): iLF

Die Haftzugprüfung zeigte keine Enthaftung zwischen den Schichten bei 12 N/mm² Abrisskraft, eingebrannt im Umluftofen. Quelle (zwei Fotos): iLF

Neue Prüfmethode als Ziel

Da Zwischenschichthaftungsprobleme verstärkt mit Einführung der Biogaseinspeisung in das öffentliche Gasnetz beobachtet wurden, soll auch die Frage geklärt werden, inwieweit Biogasbestandteile Pulverlackoberflächen während des Einbrennprozesses negativ beeinflussen, so dass Enthaftungen zwischen den Schichten auftreten. Darüber hinaus sollen im Rahmen des Projektes Erkenntnisse über mögliche Zusammenhänge zwischen den Pulverlackbestandteilen und/oder der Pulverlackrezeptur und der Enthaftung zwischen den einzelnen Schichten gewonnen werden. Auf Basis dieser Erkenntnisse sollen dann Pulverlacke entwickelt werden, die für den Einsatz als Basislack in Mehrschichtaufbauten und für das Einbrennen in direkt beheizten Gasöfen geeignet sind. Im Anschluss an das Projekt soll eine Prüfmethode zur Verfügung stehen, mit der die Gasofentauglichkeit von Pulverlacken im Labor bestimmt werden kann. Um Laboruntersuchungen zu ermöglichen, wurde zunächst ein direkt beheizbarer Laborgasofen entwickelt, der auch unter Variation des jeweils verwendeten Gases betrieben werden kann. Erste Ergebnisse zeigen, dass es gelungen ist eine Labormethode zu entwickeln, mit der das Einbrennen von Pulverlacken in direkt beheizten Öfen nachgestellt werden kann. (Bild 1) So wurden im Labor Ergebnisse erzielt, die mit den Ergebnissen parallel durchgeführter großtechnischer Versuche vergleichbar sind. Diese Ergebnisse deuten darüber hinaus u.a. auf Zusammenhänge zwischen der Pulverlackrezeptur, den verwendeten Einbrennbedingungen (Zeit und Temperatur) und der Haftung zwischen Grundierung und Decklack. Die vermuteten Zusammenhänge zwischen Gasqualität und Zwischenschichtenthaftungen konnten bisher nicht bestätigt werden. Dass mehrschichtige Pulverbeschichtungen keine Zwischenschichthaftungsprobleme aufweisen, wenn sie in einem elektrischen Umluftofen eingebrannt werden, konnte indes bestätigt werden (Bild 2). Keine der bisher untersuchten Pulverlackkombinationen wies nach dem Einbrennen im Umluftofen Enthaftungen auf. Sollten sich die aktuellen Ergebnisse bestätigen und somit der eingeschlagene Weg fortgeführt werden, dann ist die Entwicklung gasofenstabiler Pulverlacke für Mehrschichtsysteme und/oder zumindest die Bereitstellung einer Laborprüfmethode zur Prüfung der Gasofentauglichkeit von Pulverlacken ein realistisches und zeitnah umsetzbares Ziel.

iLF Magdeburg, Markus Witter, Tel. +49 391 6090-263, markus.witter@lackinstitut.de, www.lackinstitut.de

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