Bis vor kurzem hing der Schutz von unbeschichteten Stahlblechen ausschließlich von der Vorreinigung und der anschließenden Beschichtung ab. Doch selbst bei einer Verzinkung ist die Wirkung der Farbe unzureichend, da sie die Korrosion des Zinks nur verzögert und einen zusätzlichen Zwillingseffekt bewirkt. Sie kann auch durch gemischte Zink-Eisen-Verbindungen entstehen, die während des Fügeprozesses entstehen.

Daher ist es wichtig, den aktuellen Stand des Lackierprozesses und den Versagensmechanismus sowie den möglichen Einfluss des verzinkten Substrats und der permanenten Anwesenheit von Aluminium zu verstehen.

Der kontinuierliche Prozess umfasst:

- vor der Fertigstellung: vollständige Phosphatierung durch Eintauchen,

- elektrophoretische Abscheidung der Grundfarbe - kathodische Aufbringung eines 25 bis 30 µm dicken Films,

- Ausrichtungsanwendung - Hilfsspritzschicht auf 30 - 40 µm,

- Anti-Flugkiesel-Grundierung - aufgetragen auf feuchte spezifische Teile 20 µm,

- Auftragen der Grundfarbe - abschließende Deckschicht 15 - 25 µm.

Jede Oberflächenbehandlung erhöht den Glanz und die Farbtiefe um 35 - 50 µm.

-         Pulverbeschichtung gehört zur Gruppe der so genannten industriellen Beschichtungen. Mit ihm lässt sich die Oberfläche vieler Materialien verändern. Sie bestehen aus Mischungen von Harz, Pigmenten und anderen Bestandteilen. Sie haben eine trockene und pulverförmige Konsistenz. Bei ihrer Verwendung verdünnen sich die Pulverfarben nicht und lösen sich auch nicht in Flüssigkeiten auf. Sie sind immer sofort einsatzbereit. Sie haben eine ausgezeichnete Oberfläche mit bester Korrosions- und UV-Beständigkeit. Individuelle Veredelung auf der Grundlage einer breiten Palette von Materialien, Texturen und Farben. Zur Auswahl stehen Epoxid, Epoxid-Polyester, Polyurethan, Acryl oder Polyester. Die Acryllackierung wird in der Autoindustrie verwendet. Die Texturen können glatt, gerillt, genarbt oder metallisch sein. Die Lacke können hitzebeständig sein, um in Umgebungen mit hohen Temperaturen eingesetzt zu werden. Ihre Popularität verdankt sie ihrer praktischen Anwendung. Die Pulverbeschichtung hat ökologische und wirtschaftliche Vorteile bei einem qualitativ hochwertigen Ergebnis.

Abb. 16 Rohe Kante von nichtmetallischen porösen Teilen, die vorübergehend auf einem Metallsubstrat geschützt sind

Pulverlacke mit dem Zusatz von GMA (Glycidylmethacrylat) Acrylharz und Dicarbonsäure. 

Pulverbeschichtungen sind frei fließende, mikronisierte Partikel, die in Wirbelschichtreaktoren verwendet oder elektrostatisch auf eine metallische oder leitende Oberfläche gesprüht werden. Die resultierenden Pulver werden dann zu Partikeln geschmolzen und gehärtet, um eine sehr harte und hochglänzende Oberfläche zu erzeugen. Die Pulverbeschichtung hat gegenüber anderen Beschichtungsverfahren den großen Vorteil, dass dünne Schichten (30-40 µm) bei relativ niedrigen Temperaturen (150°C) ohne Lösungsmittel hergestellt werden können. Sie ist VOC-frei. Obwohl eine Reihe verschiedener chemischer Harze für die Pulverbeschichtung von Glycidylmentarylmethylacrylat (GMA) verwendet werden, sind Pulverbeschichtungen für ihren hohen Glanz, ihre Haltbarkeit und ihre Abriebfestigkeit bekannt. GMA-Harze haben einen sehr hohen funktionellen Epoxidanteil (bis zu 60 Äquivalente) und den Zusatz von GMA-Harzen. Die daraus resultierende Beschichtung weist daher eine ausgezeichnete Lösemittelbeständigkeit auf, im Gegensatz zu herkömmlichen organischen Lösemitteln, eine gute Witterungsbeständigkeit, einen hohen Glanz und eine ausgezeichnete Haftung auf Metallen. Daher sind diese Materialien für die Automobilproduktion geeignet. Der Nachteil von GMA-Harzen ist, dass sie aufgrund der Vernetzungsdichte in GMA spröde sein können. C12-Dic-Säure wird derzeit am häufigsten in GMA verwendet, und C18-Dic-Säure hat das Potenzial, die Flexibilität und Haltbarkeit der resultierenden Beschichtung zu verbessern. Aufgrund der elastischen C18-Methylen-Kette. C18-Säure hat einen Schmelzpunkt von 124°C und C12 einen Schmelzpunkt von 128°C. Daher können sie ohne Änderung in bestehende Produktionslinien eingesetzt werden.

Abb. 17Grafische Darstellung der Wirkung von Pulverlacken mit dem Zusatz von C12- und C18-Säuren auf die Schlagfestigkeit.

C18-Säure zeichnet sich durch hohen Glanz, Haltbarkeit, Auflösungsbeständigkeit und gute Haftung aus. Wenn C18-Dic-Säure als Zusatzstoff in GMA-Pulver verwendet wird, ist die resultierende Beschichtung doppelt so schlagfest wie bei Verwendung von C12-Säure.

Abb. 18Moderne Kabine für die automatische industrielle Pulverbeschichtung (links) und das Innere der Kabine während der Beschichtung (rechts).

-         Elektrophoretische ( elektrophoretische ) Malerei hat sich in den letzten Jahren auf dem Gebiet der organischen Oberflächenbehandlung erheblich weiterentwickelt. Die anaphoretische und insbesondere die kataphoretische Lackierung von Metallteilen ist heute die Basis für fast alle Karosserieteile in der Automobilindustrie. Abhängig von der geforderten Durchsatzleistung, den Eigenschaften der zu behandelnden Teile, den räumlichen Möglichkeiten und der gewählten Technologie werden spezifische Anlagen durch deren Zusammenstellung zu einer technologischen Einheit konzipiert [56]. Formkomplexe Produkte werden mit perfekten Ergebnissen und mit besseren korrosionsbeständigen Eigenschaften lackiert. Die elektrophoretische Lackierung wird in einem Bad durchgeführt. Die Produkte werden in einen mit Wasser verdünnten Lack mit geringem Feststoffgehalt getaucht. Die Partikel werden durch die elektrische Gleichspannung, die zwischen der Elektrode und dem Produkt erzeugt wird, auf der Oberfläche des Produkts gebunden. Die so gebildete Schicht haftet hervorragend auch an komplexen Formen, d. h. auch an den Rändern des Erzeugnisses.

Trocknung von Lacken

Es erfordert einen erheblichen Aufwand an Energie, Zeit und anderen Variablen. Herkömmliche Strahler verbrauchen mehr Energie, als zum Trocknen und Aushärten der Farbschicht erforderlich ist. 60 % der Glühbirnenenergie ist sichtbares Licht von 0,3 - 0,7 µm und Nahinfrarot 0,7 - 2,5 µm. Diese Energiearten werden für den Lackierprozess nicht benötigt. Ein wesentlicher Beitrag zur Lösung der Probleme ist der Einsatz der Infrarottechnik auf der Basis von Funktionskeramik.

Anreicherung des Lackes mit funktionellen keramischen Additiven in einem Verhältnis von 0,5 - 2 % des Lackvolumens. Die Trocknung und Härtung des Lacks ist zeit- und energiesparender. Ihre Kosten sind um 30 % niedriger als bei Verfahren, bei denen der Lack ohne Zusatz von Funktionskeramik verwendet wird. Die lackierte Oberfläche erhält neue und interessante funktionelle Eigenschaften.

Die Trocknung und Aushärtung einiger Autolacktypen mit Zusatz von Funktionskeramik dauert bei niedrigen Temperaturen im Allgemeinen höchstens 5 Minuten. Der Autolack breitet sich auf normale Weise aus, wenn die Oberfläche 30 Minuten lang auf eine Temperatur von weniger als 130 °C erhitzt wird. Die Haftung und Haltbarkeit der veredelten Lackoberfläche bei mechanischer Beanspruchung wird durch die Technologie erhöht. Die Festigkeit wird um den Faktor 1,5 erhöht. Die Haftung wird ebenfalls erhöht, selbst bei wiederholten heftigen Bewegungen des Metalls ist es nicht möglich, die Beschichtung zu entfernen oder Risse zu erzeugen. Es besteht keine Notwendigkeit, schwierige Operationen durchzuführen - Entfettung der lackierten Teile.

Durch den Einsatz von Funktionskeramik in der Automobilindustrie wird die Qualität der Beschichtung erheblich verbessert, die Zahl der technologischen Arbeitsgänge verringert und der Energieverbrauch gesenkt.