Created with Sketch.

18. Sep 2018 // Nutzfahrzeuglackierung

Acrylat-KTL für Bau- und Landmaschinen

Derzeit wird in einem Forschungsvorhaben, an dem das Fraunhofer IPA beteiligt ist, ein veränderter KTL-Prozessablauf entwickelt. Das Ziel sind unter anderem kleinere Tauchbecken, um das Verfahren sowohl in der Investition als auch im Betrieb kostengünstiger zu machen. Die Kathodische Tauchlackierung ist inzwischen ein modernes, hocheffektives Lackierverfahren zur organischen Beschichtung. Es ist Stand der Technik in der industriellen Großserienlackierung z.B. von Automobilkarosserien.

Vergleich des Korrosionsfortschritts nach 1000 h Salzsprühtest, oben Acrylat-KTL blau, unten Acrylat-KTL grau. Fotos: Fraunhofer IPA

Im Bereich der Kleinserienlackierung von Arbeits-, Bau- und Landmaschinen sind dagegen viele kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) tätig, die diese aufwändige Korrosionsschutztechnologie nicht umsetzen können und die ihre bestehenden, konventionellen Prozesse, wie eine Sprühlackierung, beibehalten. Aus den Abmessungen der Maschinen und Fahrzeuge wird deutlich, dass eine entsprechende Anlage zur Elektrotauchlackierung allein schon durch die Größe des Tauchbeckens und die für dessen Erstbefüllung benötigte Lackmenge mit sehr hohen Investitions- und Betriebskosten verbunden ist. Die Grundidee des aktuellen Forschungsvorhabens ist deshalb, die Einzelteile der Baugruppe zuerst zu elektrotauchlackieren und anschließend zu fügen. Dadurch werden kleinere Teile lackiert und folglich die erforderliche, investitionsintensive Anlagengröße stark reduziert. Die Grundvoraussetzung zur Sicherstellung des Korro­sionsschutzes ist der vollständige Erhalt der Oberflächenbeschichtung/-versiegelung. D.h., um eine Beschädigung der Elektrotauchlackierung beim anschließenden Zusammenbau der Teile zu verhindern, muss die Fügetechnik angepasst werden. 

Kleben als Aufgabe

Eine Lösung stellt das Kleben dar. Diese Umstellung der Prozesskette ist nicht einfach und erfordert noch vor der konstruktiven Gestaltung der Bauteile, eine Untersuchung der eingesetzten Materialien und Materialkombinationen im Hinblick auf die erreichbaren Verbundeigenschaften. Faktoren, wie der eingesetzte Stahlwerkstoff, die Beschichtungseigenschaften (z.B. Haft- und Kohäsionsfestigkeit, Abrasionswiderstand, UV- und Medienbeständigkeit, Farbechtheit etc.) bis hin zum eingesetzten Klebstoffsystem (z.B. 1K- oder 2K-System, Festigkeitsanforderungen, Aushärtebedingungen) und deren gegenseitige Abhängigkeiten, werden in dem laufenden Forschungsvorhaben untersucht.

IGF-VORHABEN 19463N
Das IGF-Vorhaben 19463N "Kleben auf einschichtig endlackierten UV-stabilen Oberflächen im Rohbau mobiler Arbeitsmaschinen (MonoBond)" der Forschungsvereinigung "Forschungsgesellschaft für Pigmente und Lacke e.V. (FPL)" wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Ausführende Forschungseinrichtungen sind das Fraunhofer IPA, Lackchemische Anwendungstechnik und die Universität Kassel, Fachgebiet Trennende und Fügende Fertigungsverfahren. Das Vorhaben wird von mehreren namhaften Lack-, Klebstoff- und Landmaschinenherstellern, Herstellern von Vorbehandlungschemie sowie von Lohnbeschichtern begleitet.

KTL-Beschichtungen und Substrate

In einem der ersten Arbeits­pakete wurden die Korrosionsschutzeigenschaften von verschiedenen Acrylat-KTL (Modellrezepturen und kommerzielle Produkte) unter-sucht und mit einem kommerziellen EP-KTL verglichen. Außerdem wurden verschiedene Zinkphosphatierungen (Trikation-Verfahren und nickelfreie Variante) getestet. Die Proben wurden im Kondenswassertest nach DIN EN ISO 6270-1 (Kontinuierliche Kondensation), im Salzsprühtest nach DIN EN ISO 9227 und im Korrosionswechseltest nach VDA 233-102 / VDEh SEP 1850 belastet. Im Kondenswassertest waren alle Proben gut beständig. Auch nach 1000 h Belastung gab es keine Oberflächenveränderungen. Die Haftfestigkeit, die mit Kreuzschnitt und Klebebandabriss im durchfeuchteten Zustand direkt nach der Entnahme sowie nach 24-stündiger Konditionierung im Klimaraum geprüft wurde, war durchgehend gut. Im Salzsprühtest, der nach 480, 720 und 1000 h Belastung ausgewertet wurde, zeigten die Proben eine in die Tiefe gehende, anodische Metallauflösung im Ritz, die nach 1000 h in manchen Fällen das 0,8 mm dicke Substrat durchkorrodierte. Begleitet wird die Korrosion durch eine kathodische Zone, die leicht zu enthaften ist, aber unter der Beschichtung metallisch blank bleibt (Foto links oben). Nach 480 h Belastung lag die Unterwanderung in allen Fällen unter 1,5 mm, nach DIN EN ISO 12944-6 entspricht das einer Beständigkeit C3-hoch bzw. C4-mittel. Die besten Acrylat-KTL-Beschichtungen unterscheiden sich nach den Salzsprühtest-Ergebnissen nicht von der EP-KTL. Die schlechtesten Acrylat-KTL-Systeme sind etwa um den Faktor drei schlechter.

Vergleich verschiedener Vorbehandlungen (1-3) mit Acrylat-KTL mit EP-KTL nach 6 Zyklen VDA 233-102.

Vergleich verschiedener Vorbehandlungen (1-3) mit Acrylat-KTL mit EP-KTL nach 6 Zyklen VDA 233-102.

Klimawechseltest

Die Belastung im Klimawechseltest nach VDA 233-102 ergab ein anderes Schadensbild. Um den Ritz und an scharfen Kanten wuchs eine Schicht aus Rot- und Schwarzrost, die teils von blankem Metall durchzogen ist. Die Schicht ist nach sechs Zyklen bis zu einen Millimeter dick und ist zum Teil als Ganzes ablösbar. Die verschiedenen Vorbehandlungen ergaben an Prüftafeln und Probekörpern (Foto rechts) keine Unterschiede im Korrosionsfortschritt, allerdings ist die korrodierte Zone bei den Acrylat-KTL etwa doppelt so breit wie bei der EP-KTL. In weiteren Untersuchungen ist zu klären, ob bei Verletzungen nahe der Klebverbindung die Korrosion die Verklebung ebenfalls unterwandert, da erste Vorversuche gezeigt haben, dass die Unterwanderung auch unter Klebstoffschichten fortschreitet. Sollte sich das Ergebnis bestätigen, sind die Klebverbindungen mit einem entsprechenden Sicherheitszuschlag zu planen und auszuführen. Weitere Arbeiten beschäftigen sich mit Verbesserungsmöglichkeiten der Acrylat-KTL-Rezepturen, um z. B. das Fortschreiten der Delamination zu verlangsamen.

Zum Netzwerken:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, Dr. Michael Hilt, Tel. +49 711 970 3820, michael.hilt@ipa.fraunhofer.de, Dr. Rolf Nothhelfer-Richter, Tel. +49 711 970 3841, rolf.nothhelfer-richter@ipa.fraunhofer.de, Dr. Ulrich Christ, Tel. +49 711 970 3861, ulrich.christ@ipa.fraunhofer.de, www.ipa.fraunhofer.de/beschichtung

Bücher

Arbeits- und Aufgabenheft der Lackiertechnik

Das Arbeits- und Aufgabenheft unterstützt angehende Verfahrensmechaniker für Beschichtungstechnik (VfB) bei ihrer Ausbildung und hilft ihnen dabei, sich optimal auf Klassenarbeiten und Prüfungen vorzubereiten. Es bildet - zusammen mit dem Lernbuch der Lackiertechnik - eine wichtige Grundlage für die Aus- und Weiterbildung in der Beschichtungstechnik. In seiner jüngsten Auflage bietet das Heft einen erweiterten Umfang von insgesamt 120 Seiten sowie aktualisierte Inhalte. Die praxisorientierten Themen und Fragen im neuen Arbeits- und Aufgabenheft befassen sich mit allen relevanten Bereichen der Lackiertechnik, von den Materialien über die verschiedenen Zerstäubungsvarianten bis zum Arbeitsschutz. An die Lackierpraxis angelehnte Fallbeispiele ergänzen das Heft. Das Arbeits- und Aufgabenheft der Lackiertechnik ist jetzt in einer neuen, erweiterten Auflage erschienen. Die Autoren Thomas Feist und Dennis Lehmann haben die Inhalte umfassend überarbeitet und auf den aktuellen Stand gebracht.

Tags

Das könnte Sie auch interessieren!

Grafik 2: Vergleich des Korrosionsfortschritts unter dem Klebverbund nach sechs Wochen im ­Korrosionswechseltest. Grafiken: Fraunhofer IPA

02. Apr 2019 // Nasslackieren

04_21_IPA_Uni_Kassel

16. Apr 2021 // Metalllackierung

Kelvin-Potenzial-Verteilung einer kommerziellen, hochpigmentierten Zinkstaub-Epoxygrundierung (1), einer Zinkflake-Grundierung (2) und einer Zinkstaub/Zinkflake-Grundierung (3). Grafik: Fraunhofer IPA

12. Mrz 2020 // Sonstige-Beschichtungen

0 Kommentare

Sie sind aktuell nicht eingeloggt.

Um einen Kommentar zu hinterlassen, loggen Sie sich bitte ein.

Login
Um unsere Webseite für Sie optimal zu gestalten und fortlaufend verbessern zu können, verwenden wir Cookies. Durch die weitere Nutzung der Webseite stimmen Sie der Verwendung von Cookies zu. Weitere Informationen zu Cookies erhalten Sie in unserer Datenschutzerklärung.
OK