Funktionelle Beschichtungen (Korrosionsschutz/Konservierung/Reinigungsvermeidung)

Aus CleanWiki Technologieatlas
Wechseln zu: Navigation, Suche

Für viele Gegenstände und Bauteile des täglichen Gebrauchs ist neben der Beschaffung auch die Erhaltung und die Pflege ein nennenswerter Kostenfaktor. Dies ist besonders für Gegenstände relevant, deren Eigenschaften und Erscheinungsbild durch Verunreinigungen der Oberfläche stark beeinträchtigt werden. Die Problematik ist an einer Glasfassade sofort offensichtlich, kann aber auf viele andere Gegenstände – wie sanitäre Anlagen, Fliesen, Küchenmöbel und andere stark beanspruchte Oberflächen im häuslichen und gewerblichen Bereich – übertragen werden. Ist der Reinigungsaufwand reduzierbar oder sogar vermeidbar? Die Lösung besteht in der Abstimmung der Oberflächeneigenschaften der Materialien und Bauteile auf die zu erwartenden Kontamination durch funktionelle Beschichtungen. Durch Anpassung der Beschichtungsverfahren an die eingesetzten Materialien und die auftretenden Verunreinigungen sind reinigungsfreundliche Bauteiloberflächen realisierbar. Dabei spielen sowohl die Benetzungs- und Hafteigenschaften der aufgebrachten Schichten als auch eine durch UV-Strahlung erzeugte photokatalytische Wirkung der funktionellen Materialen eine wichtige Rolle. Spezielle Verfahren erlauben die reinigungsunterstützende, beschlag- bzw. haftmindernde und antibakterielle Ausgestaltung von Materialoberflächen.


Durch zunehmend filigranere Bauteile steigen nicht nur die Anforderungen an die Teilereinigung, sondern auch an die Konservierung. Denn in den minimalen Abständen zwischen sich bewegenden Teilen oder den extrem feinen Hohlräumen beispielsweise bei Düsen und Injektoren können Partikel und Korrosion zu erheblichen Schäden durch Ausschuss führen. Der Schutz vor Korrosion spielt daher auch im Produktionsprozess eine wichtige Rolle. Speziell vor dem Hintergrund, dass während der Fertigung, beispielsweise nach dem Entfetten, häufig sehr reine und damit besonders korrosionsempfindliche Oberflächen vorliegen. Eine temporäre Konservierung wird daher zu einem festen Bestandteil im Gesamtprozess.

Die heute eingesetzten Reiniger enthalten Additive, die die Werkstücke während des Reinigungsprozesses vor Korrosion schützen. Um auch einen Schutz während der nachfolgenden Lagerung und dem Transport zu gewährleisten, ist eine temporäre Konservierung erforderlich. Diese sollte sinnvollerweise gleich in der Reinigungsanlage erfolgen. Eingesetzt werden dafür in der Regel ölige, wässrige sowie wachsartige Substanzen, es lassen sich aber auch Verfahren‚ wie beispielsweise eine Phosphatierung in der Reinigungsanlage durchführen.

Je nach ausgewähltem Korrosionsschutzmedium und aufgetragener Schichtdicke schützt die temporäre Konservierung das Bauteil für einen bestimmten Zeitraum. Dieser liegt üblicherweise zwischen wenigen Stunden und bis zu zwei Jahren. Ausschlaggebend bei der Auswahl ist, welche Prozesse sich an die Reinigung und Konservierung des Bauteils anschließen. Ein weiteres Kriterium ist, dass der Korrosionsschutz vor der Weiterverarbeitung des Werkstückes einfach wieder entfernt werden kann, da er bei nachfolgenden Oberflächenbehandlungen häufig störend wirkt.

Geht das Bauteil sofort in einen weiteren Prozess oder in die Montage, reicht meist eine dünne, eventuell sogar flüchtige Schutzschicht aus. Zu beachten ist dabei, dass bei dieser Art der Konservierung schon ein Fingerabdruck ausreichen kann, um Korrosion auszulösen. Ist eine längere Lagerzeit bzw. ein Transport vorgesehen, wird ein längerfristig wirkender Schutz erforderlich. Dazu zählen beispielsweise die so genannten VCI-Materialien (Volatile Corrosion Inhibitoren). Sie bestehen aus Pulvern, Flüssigkeiten sowie imprägnierten Folien und Papieren. Da sich die korrosionsschützenden Inhibitoren dieser Materialien an der Umgebungsluft verfl üchtigen, müssen die Teile, wenn sie nicht in VCI-Folien verpackt sind, in möglichst luftdicht verschlossenen Behältnissen gelagert bzw. transportiert werden.


Inhaltsverzeichnis

Aufgabe

  • Vermeidung von Kontaminationsquellen
  • einfache Zugänglichkeit von kontaminierten Bereichen
  • möglichst geringe Haftwirkung für Kontaminationen
  • Korrosionsschutz auf den Oberflächen
  • Isolierung der Oberflächen von den Einflüssen aus der Umgebung, z. B. Klima, Feuchtigkeit, aggressive Stoffe


Ziele / Anforderungen

  • Aufwand– und Kostenreduktion für Reinigung
  • einwandfreies Erscheinungsbild empfindlicher Oberflächen
  • Verträglichkeit mit verschiedenen Werkstoffen
  • Keine Nebenreaktionen mit Materialien, die nicht gegen Korrosion geschützt werden müssen, wie z. B. Kunststoffe, Glas, Elektrik / Elektronik, usw.
  • chemische und / oder physikalische Beständigkeit gegenüber den auftretenden Kontaminationen und den angewandten Reinigungsverfahren
  • rückstandsfreie Entfernbarkeit von Reinigungsmitteln
  • kein Attraktor für die zu erwartenden Kontaminationen


Verfahren

  • Dünnschichtsysteme auf der Basis von PVD- und Plasma-CVD-Prozessen (Elektronenstrahlverdampfung, plasmaaktivierte Elektronenstrahlverdampfung, verschiedene Sputterverfahren sowie Niederdruck- und Atmosphärendruck-Plasmaverfahren zur Abscheidung plasmapolymerer Schichten mit variablen Eigenschaften)
  • reinigungsfreundliche Systeme auf der Basis von hydrophilen, hydrophoben und photokatalytisch aktiven Schichten
  • wässrig, ölig, wachsartig
  • VCI-Methode (flüssig und / oder trocken)


Anti-Haftschichten

Durch transparente plasmapolymere Beschichtungen können Oberflächen so modifiziert werden, dass Kontaminationen weniger stark anhaften und somit auch leichter entfernbar sind. Diese Beschichtungen sind in der Regel weniger als 0,5 μm dick und zeigen eine unterwanderungsbeständige Haftung. Mit der DryCLEANPLAS®-Beschichtung wird beispielsweise das Anhaften klebriger Stoffe auf Werkzeugen minimiert. Dadurch lassen sich Verschmutzungen und Funktionsausfälle stark reduzieren bzw. vermeiden. Zudem können mit der für den Lebensmittelbereich zugelassenen BestSKINPLAS®-Beschichtung z.B. Backbleche oder auch ganze Backöfen dauerhaft antihaftend ausgestattet werden.


Photokatalytisch aktive Schichten

Nanopartikel-Beschichtungen aus Titandioxid (TiO2) werden durch Einwirkung von UVA-Strahlung photokatalytisch wirksam und nutzen die Energie des Lichts zum Zersetzen von Verschmutzungen. Zusätzlich zerfließen Tropfen auf TiO2 zu einem dünnen Wasserfilm, der Verunreinigungen und Partikel abfließen lässt. Verfügbar sind auch Verfahren zum reaktiven Pulsmagnetron-Sputtern zur Beschichtung von Oberflächen mit Titandioxid. Weiterhin werden Methoden zum Aufbringen poröser TiO2-Nanopartikelschichten auf Sol-Gel- und Wasserglas-Basis entwickelt. Die variablen Verfahren ermöglichen eine gezielte Anpassung der Beschichtungsprozesse sowie der Oberflächeneigenschaften an die Grundmaterialien und Bauteilspezifikationen.


KTL-Beschichtung

KTL-Beschichtung ist die perfekte Kombination aus Korrosionsschutz, Qualität, Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit. KTL steht für "kathodische Tauchlakierung" und garantiert Ihren Produkten einen wirksamen und lang anhaltenden Korrosionsschutz, der kratzfest und beständig gegen Steinschlag und Salzwasser ist.

Langlebige Produkte mit hohem Werterhalt sind das Ergebnis dieser perfekten Oberfläschenversieglung, die den hohen Standards der PKW- Hersteller entspricht. Ferner bieten KTL-beschichtete Oberflächen beste Bedingungen für eine Pulverbeschichtung oder eine herkömmliche Lackierung. Dies macht Sie unabhänig in der Auswahl von Farbe und Ober- flächenstruktur.

Die kathodische Tauchlackierung (KTL) nutzt elektrochemische Vorgänge, um Farbe abzuscheiden. Das beim Elektrotauchlakieren zugrunde ligende physikalische Prinzip besteht darin, dass sich Materialien mit gegensätzlicher Ladung anziehen und dadurch eine sehr gute Haftung erzielen.

Vor dem Beschichtungsprozess wird eine Gleichspannung an das Werkstück angelegt, das anschließend in ein Lackbad mit gegensätzlich gelandenen Lackpartikeln getaucht wird.

Die Lackpartikel werden von dem Werkstück angezogen, auf ihm abgeschieden und bilden gleichmäßigen Lackfilm über die gesamte Oberfläche. Aufgrund der elektronischen Anziehung haftet der Lack ausserordentlich stark am Metall und kann während des Tauchvorgangs in Ecken, Kanten und Verwinkelungen vordringen. Beschichtet wird so lange bis die Beschichtung die vorgegebene Schichtdicke erreicht hat.

Bei entsprechender Schichtstärke wirkt der Lackfilm isolierend auf das Werkstück unterbindet dadurch die elektrische Anziehung und beendet den Beschichtungsvorgang.

Um eine maximale Beständigkeit der Beschichtung zu erzielen, vernetzt der Lackfilm anschließend im Einbrennofen und härtet bei etwa 180 Grad Celsius aus.


Einflussfaktoren

  • Korrosionsempfindlichkeit des zu konservierenden Werkstoffes
  • Sauberkeit der Oberflächen, Reste anderer Stoffe oder
  • Partikel auf den Oberflächen
  • Applikationsverfahren: Tauchen, Sprühen, Pinseln, usw.
  • Applikationstechnik: per Hand oder in automatischer Anlage
  • Art des Mediums, Schichtdicke
  • Umgebungsbedingungen, klimatische Belastungen


Qualitätssicherung

  • Korrosionsschutz-Test: Späne-Filter-Test, Auslagerung
  • Klimawechseltest, Salzsprühnebel-Prüfung usw.
  • Schichtdicken-Bestimmung
Meine Werkzeuge
Namensräume
Varianten
Aktionen
Navigation
Werkzeuge