Schadensbilder erkennen und Fehler vermeiden

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1 Schadensbilder erkennen und Fehler vermeiden Dipl.-Ing.(FH) Markus Witter Institut für Lacke und Farben e.v. Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 1

2 ilf? Wer sind wir? Was leisten wir? Institut für Lacke und Farben e.v. ilf Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft Lacke und Farben mbh Fichtestrasse 29, Magdeburg Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 2

3 ilf? Wer sind wir? Was leisten wir? beide Unternehmen sind private und unabhängige Einrichtungen und bieten Forschungs-, Entwicklungs- und Prüfdienstleistungen an während das gemeinnützige Institut Eigenforschung betreibt, um das Know-How hoch zu halten bearbeitet die Gesellschaft Industrieaufträge und vermarktet das erarbeitet Know-How Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 3

4 ilf? Wer sind wir? Was leisten wir? 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 und normgerechten Einzelprüfung Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 4

5 ilf? Wer sind wir? Was leisten wir? Beschichtungs stoffe Farbmetrik Lackrohstoffe Analytik Physik Anwendungs technik Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 5

6 ilf? Wer sind wir? Was leisten wir? Ausstattung und Geräte: Applikationstechnik diverse Lackierautomaten (klimatisierte Lackiertechnika) Pulverlackiereinrichtungen UV-Härtungsanlagen Labor-Elektrotauch-Anlage Laborvorbehandlungsstrecke Niederdruckplasmaanlage diverse Dispergiertechnik Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 6

7 ilf? Wer sind wir? Was leisten wir? Ausstattung und Geräte: Anwendungstechnik Xenotestgeräte (1200, BETA, Suntest) QUV-Geräte (UV-A, UV-B) Schwitzwasserprüfgeräte Salzsprühkammern Klimaschränke diverse Lackprüfeinrichtungen Freibewitterungsstände Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 7

8 ilf? Wer sind wir? Was leisten wir? Ausstattung und Geräte: Physik Thermoanalyse (DMA, DSC mit Foto-DSC) Auflichtmikroskopie Kontaktwinkelmessgerät Partikelgrößenanalyse Universalprüfmaschine (zur Prüfung der Zugfestigkeit, Reißdehnung bzw. Haftfestigkeit) Mikrohärteprüfung elektrochemische Korrosionsschutzprüfungen Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 8

9 ilf? Wer sind wir? Was leisten wir? Ausstattung und Geräte: Physik & Analytik Spektroskopie (FTIR, UV-VIS, AAS, AES) Chromatographie (HPLC, GC) Farbmessgeräte Tensiometer Viskosimeter LUMI-Fuge Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 9

10 ilf? Wer sind wir? Was leisten wir? Akkreditierung: Das ilf ist ein akkreditiertes Prüflabor nach DIN EN ISO Zulassung als Prüflabor durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (bast) durch die Gütegemeinschaft für Stückgutbeschichtungen im Bauwesen 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 Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 10

11 ilf? Wer sind wir? Was leisten wir? Dienstleistungsangebot Pulverlacke Dienstleistungsangebot Pulverlacke Produktentwicklung thermisch härtende Pulverlacke UV-härtende Pulverlacke thermoplastische Pulverlacke Rohstofferprobung Bindemittel Füllstoffe Pigmente Additive und Hilfsstoffe Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 11

12 ilf? Wer sind wir? Was leisten wir? Dienstleistungsangebot Pulverlacke Dienstleistungsangebot Pulverlacke Farbmetrik farbmetrische Normprüfungen (akkreditiertes Prüflabor) Farbdifferenzbestimmungen farbmetrische Prüfungen von Effektfarben Anfertigung von Eichausfärbungen und Farbtonvorlagen komplexe Rezepturerarbeitung Prüfung der Pulverqualität 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) Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 12

13 ilf? Wer sind wir? Was leisten wir? Dienstleistungsangebot Pulverlacke Dienstleistungsangebot Pulverlacke Anwendungstechnische Prüfungen GSB-Prüfungen (zugelassenes Prüflabor) Prüfungen nach DB-TL (innen und außen) optische und mechanische Eigenschaften (Härte, Elastizität, Haftung, Glastemperatur, Farbe, Glanz und Struktur) Beständigkeitseigenschaften (Korrosion-, UV-, Wetter-, Chemikalienbeständigkeit) Fehleranalyse (Mikroskopie) Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 13

14 Pulverbeschichten LUST? FRUST? oder Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 14

15 Gliederung Pulverbeschichten 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 Hintergrund Fazit Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 15

16 Pulverbeschichten Lust oder Frust? 1. Reinigung und Vorbehandlung Entfernen von Oberflächenverunreinigungen Aktivieren der Oberfläche für die Beschichtung Aufbringen von haftvermittelnden bzw. korrosionsschützenden Schichten die Konversionsschichten Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 16

17 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 Anforderungen an die Oberflächenbehandlung und Anwendungsbereich des Endproduktes Wirtschaftliche und umweltbedingte Betrachtungen Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 17

18 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung 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 g/l NaOH, bei 20 bis 60 C der Beizangriff wird über die Konzentration an freiem NaOH, Temperatur und Behandlungszeit gesteuert Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 18

19 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung 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 tiefergelegenen Verunreinigungen Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 19

20 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Aluminiumwerkstoffe 2. Dekapieren = Entfernung von angereicherten Legierungsbestandteilen des Al aus dem Beizprozess Diese Bestandteile sind in alkalischen Lösungen schwer löslich Saure Lösungen auf Basis Salpeter, Schwefel- oder Phosphorsäure Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 20

21 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Die Vorbehandlung Entfetten/ Beizentfetten Spüle Dekapieren Spüle Konversionsbehandlung Spüle Grünchromatierung Gelbchromatierung Alternative Verfahren 0,4-1,2 g/m 2 0,4-1,0 g/m 2 Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 21

22 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Alternative Vorbehandlungsverfahren Aluminium Titan-/Zirkonverfahren (bis zu 30 mg/m²) Cerat Verfahren (0,1 1,0 mg/m²) SAM Self Assembling Molekules (Moleküle die sich auf einer Oberfläche selbst in eine gewisse Ordnung bringen) Silan-Technologie Schichtdicke nm Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 22

23 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Eisenwerkstoffe Typische Verfahrensschritte der Vorbehandlung von Eisenwerkstoffen 1. alkalische Reinigung 2. Spülen bei RT ( 20 C) 3. Dekapieren (Beizen) in HCl 1:1 (oder verdünnter) 30 s 60 s, < 35 C 4. Spülen bei RT ( 20 C) 5. Spülen bei RT bis 80 C 6. Haftvermittlungsschichten Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 23

24 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Verzinkte Oberfläche Zink oder verzinkte Oberflächen können wie Aluminiumwerkstoffe sowohl sauer als auch alkalisch behandelt werden 1. mild alkalische Reinigung oder sauer (wässrige Lsg. von Phosphorsäure) 2. Spülen bei RT ( 20 C) 3. Dekapieren (Beizen) meist Phosphorsäure 4. Spülen 5. Schichtbildende Phosphatierung / Chromatierung 6. Spülen 7. Nachspülen, Passivieren 8. Spülen 9. Spülen, VE-Wasser 10. Trocknen Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 24

25 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Phosphatierungen Herstellung von in Wasser schwer löslichen Metall-Phosphat-Überzügen 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) Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 25

26 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Fehler in der Vorbehandlung und ihre Folgen Fingerabdrücke führen zur Blasenbildung im Kondenswasserkonstantklima Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 26

27 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Fehler in der Vorbehandlung und ihre Folgen Fingerabdrücke führen zur Blasenbildung im Kondenswasserkonstantklima Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 27

28 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Fehler in der Vorbehandlung und ihre Folgen Mangelnde Vorbehandlung verursacht Unterwanderung im Klimawechseltest Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 28

29 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Fehler in der Vorbehandlung und ihre Folgen Mangelnde Vorbehandlung verursacht Blasenbildung und in der Folge Korrosion im Salzsprühnebeltest Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 29

30 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Fehler in der Vorbehandlung und ihre Folgen Mangelnde Vorbehandlung verursacht Unterwanderung im Salzsprühnebeltest Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 30

31 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Fehler in der Vorbehandlung und ihre Folgen mikroskopische Aufnahme (Querschliff) mikroskopische Aufnahme (Querschliff) Benetzungsstörungen als Folge einer unzureichenden Reinigung der Substratoberfläche Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 31

32 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Fehler in der Vorbehandlung und ihre Folgen EDS-Spektrum (energiedispersive Röntgenanalyse) Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 32

33 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Fehler in der Vorbehandlung und ihre Folgen Vorbehandlung i.o. Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 33

35 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Fehler in der Vorbehandlung und ihre Folgen Vorbehandlung n.i.o. Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 35

36 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Fehler in der Vorbehandlung und ihre Folgen Vorbehandlungsrückstände aufgrund einer mangelhafte Spüle Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 36

38 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Fehler in der Vorbehandlung und ihre Folgen Mangelhafte Spüle im Kantenbereich Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 38

39 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Reinigung und Vorbehandlung Ruhepotentialanalyse demin. Wasser + Natriumtetraborat als Korrosionsinhibitor (ph = 7) Korrosionsstimulator = NaCl Prüfkörper = vorbehandeltes Blech durch diskontinuierliche Steigerung der NaCl-Konzentration wird die korrosive Belastung realisiert Beginn der Korrosion ist an einem Potentialabfall erkennbar Die ermittelte krit. Konzentration ist charakteristisch für die Vorbehandlungsanlage und die eingesetzten Chemikalien Zeitgewinn durch verkürzte Prüfdauer (max. 2 Tage) Ruhepotential U H [mv] 0 Zugaben des Korrosionsstimulators.... Passivität Ruhepotential -250 Konzentration des Korrosionsstimulators Korrosion Versuchsdauer [h] Stimulatorkonzentration [mmol /l] Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 39

40 Pulverbeschichten Lust oder Frust? 2. Pulverbeschichten ein elektrisch leitfähiger Werkstoff wird mit Pulverlacken 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 Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 40

41 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Pulverbeschichtung Fehler in der Pulverbeschichtung und ihre Folgen mikroskopische Aufnahme mikroskopische Aufnahme Oberflächenfehler als Folge einer unzureichenden Reinigung der Beschichtungsanlage Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 41

42 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Pulverbeschichtung Fehler in der Pulverbeschichtung und ihre Folgen mikroskopische Aufnahme (Querschliff) Beschichtungsstörungen als Folge einer unsauberen Arbeitsweise Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 42

43 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Pulverbeschichtung Fehler in der Pulverbeschichtung und ihre Folgen mikroskopische Aufnahme (Querschliff) mikroskopische Aufnahme (Querschliff) Beschichtungsstörungen als Folge einer unsauberen Arbeitsweise Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 43

44 Pulverbeschichten Lust oder Frust? 3. Einbrennen / Vernetzen Aufschmelzen der pulverförmigen Lackbestandteile chemische Reaktion von Harz und Härter (chemische Vernetzung) eine vollständige Vernetzung des Pulverlackes benötigt Mindesttemperatur und zeit!!! unterschiedliche Materialstärken verlangen unterschiedliche Verweilzeiten der Bauteile im Ofen Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 44

45 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Einbrennprozess Fehler beim Einbrennen und ihre Folgen Gradientenofenblech Gradientenofenblech Versprödung des Pulverlackes als Folge einer Untervernetzung (ggf. auch als Folge eines Überbrennens) Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 45

46 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Einbrennprozess Fehler beim Einbrennen und ihre Folgen Dornbiegeversuch Versprödung des Pulverlackes als Folge einer Untervernetzung (ggf. auch als Folge eines Überbrennens) Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 46

47 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Einbrennprozess Fehler beim Einbrennen und ihre Folgen Gitterschnittprüfung Dornbiegeversuch Versprödung des Pulverlackes als Folge einer Untervernetzung (ggf. auch als Folge eines Überbrennens) Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 47

48 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Transport / Lagerung Fehler beim Transport / Lagerung und ihre Folgen Druckstellen des Verpackungsmaterials in der Beschichtung Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 48

49 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Material Materialfehler und die Folgen mikroskopische Aufnahme (Querschliff) Schlechte Kantenabdeckung aufgrund zu scharfer Kanten (Kantenradien < 1mm) Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 49

50 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Material Materialfehler und die Folgen mikroskopische Aufnahme (Querschliff) Schlechte Kantenabdeckung aufgrund zu scharfer Kanten (Kantenradien < 1mm) Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 50

51 Pulverbeschichten Lust oder Frust? RAL 9006 und 9007 Probleme mit den Farbtönen RAL 9006 und 9007 RAL 9006 Weißaluminium RAL 9007 Graualuminium beide Farbvorlagen sind Bestandteil der Farbsammlung RAL 840-HR obwohl für beide Vorlagen keine einheitlichen Ausführungen bestehen und sie nicht für dekorative Zwecke vorgesehen sind, werden sie im Architekturbereich eingesetzt Farbreklamationen waren / sind deshalb an der Tagesordnung beide Farbtöne sind nicht in der VdL-Richtlinie 10 zulässige Farbtoleranzen für unifarbene Pulverlacke... aufgelistet gegenwärtig wird die Ablösung dieser Farbvorlagen durch neue Muster auf Basis von Perlglanzpigmenten vorbereitet Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 51

52 Pulverbeschichten Lust oder Frust? RAL 9006 und 9007 Probleme mit den Farbtönen RAL 9006 und 9007 RAL 9006 Weißaluminium deshalb muss dem Beschichter klar sein, dass es keine einheitlichen Vorlagen gibt und somit enorme Farbabweichungen möglich sind es einer eindeutigen Absprache mit dem Pulverlackhersteller, hinsichtlich zulässiger Toleranzen bedarf der Kunde explizit auf diese Problematik hingewiesen werden muss RAL 9007 Graualuminium Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 52

53 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Hintergrund Hintergrund wir (und andere Prüfdienstleister) werden immer wieder mit den selben Problemen konfrontiert viele Schadensbilder sind durch das Einhalten vorgegebener Prozessparameter vermeidbar die meisten Schäden treten als Folge einer falschen oder mangelhaften Vorbehandlung auf die an die Beschichtungen gestellten Anforderungen werden immer strenger Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 53

54 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Fazit Fazit um qualitativ hochwertige Pulverbeschichtungen realisieren zu 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 Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 54

55 Pulverbeschichten Lust oder Frust? Fazit Fazit wer all diese Dinge beachtet, wird beim Pulverbeschichten ausschließlich Freude haben Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 55

56 Pulverbeschichten Lust oder Frust? ENDE ENDE Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!!! Ganzlin - Tag der offenen Tür 2007 Folie Nr. 56