EN
Wie pulverbeschichtete Oberflächen Kratzer widerstehen
Entwicklung der Härte und vernetzter Duroplasstrukturen
Die Kratzfestigkeit von pulverbeschichteten Oberflächen beruht auf der einzigartigen chemischen Zusammensetzung der Beschichtungen. Die Beschichtungen werden etwa 10 bis 20 Minuten bei 180 bis 200 Grad Celsius ausgehärtet. Dabei kommt es zu einer dauerhaften chemischen Reaktion mit den Polymerketten, wodurch widerstandsfähige dreidimensionale Netzwerke entstehen. Dadurch erreichen die Beschichtungen eine Härte von 3H bis 9H auf der Bleistifthärteskala (ASTM D3363). Diese Härte ist größer als die herkömmlicher Flüssiglacke. Dichte Netzwerke verhindern die Bewegung der Polymerketten. Die Beschichtungen erlauben keine Gleitbewegung der Ketten bei Reibung oder Kratzeinwirkung. Selbst Stöße durch scharfe Gegenstände lösen keine Kettenbewegung aus. Die Beschichtungen bleiben intakt und werden nicht spröde. Pulverbeschichtungen weisen nachweislich etwa die doppelte Kratzfestigkeit im Vergleich zu alternativen Thermoplasten auf.
Einfluss von Schichtdicke, Struktur und Aushärtung auf die Kratzfestigkeit
Die Kratzfestigkeit wird durch drei voneinander abhängige Parameter beeinflusst:
Eine Filmdicke von 60–120 μm ist ideal und bildet eine Opferschicht, die die Substratfreilegung durch Kratzer verhindert.
Strukturierte Oberflächen ermöglichen eine Verteilung der Aufprallenergie über die Struktur, wodurch sichtbare Schäden um 40–60 % reduziert werden.
Eine kontrollierte Aushärtung führt zu einer vollständigen Vernetzung. Unterhärtete Beschichtungen weisen im Taber-Abriebtest (ISO 1518) eine um 30 % geringere Kratzbeständigkeit auf.
Diese Variablen wurden hinsichtlich ihrer Konsistenz mit den Herstellerrichtlinien für Automobil-/Industrie-Trim und -Ausrüstung sowie hinsichtlich Normen wie ASTM D3363 und ISO 1518 getestet.
Farben und Oberflächen von Beschichtungen: UV-Stabilität und Ausbleibeständigkeit von Pulverbeschichtungen
Polyester besteht den UV-Test; Fluoropolymere fallen durch unterschiedliche Absorptions- und Farbhaltungschemie durch
Polyesterpulver verfügen über UV-Schutzmechanismen, die jedoch langfristig zu einer Ausblühung führen. Ein Vorteil von Fluorpolymer-Pulvern besteht darin, dass deren UV-Schutzmechanismen durch die Bildung kleiner, UV-reaktiver Kristallbereiche hervorgerufen werden. Ein weiterer Vorteil von Fluorpolymer-Pulvern ergibt sich aus ihrer höheren Bindungsenergie (Bruchenergie) im Vergleich zur niedrigeren Bindungsenergie (Bruchenergie) von Polyester, was zu einer besseren Stabilität sowie einer verbesserten Pigmentierung und Farbfrische führt. Tests in Florida zeigten, dass diese Beschichtungen nach einer zehnjährigen Außenauslagerung noch über 95 % ihrer ursprünglichen Farbe bewahrten.
Praktische Haltbarkeit: QUV-Wetterbeständigkeitsdaten (ASTM G154), über 5.000 Stunden
Ziel der beschleunigten QUV-Prüfung (ASTM G154) ist es, bis zu mehrere Jahrzehnte Sonneneinstrahlung zu simulieren. Nach 3.000 Stunden Bestrahlung mit hochwertigen Polyesterpulvern beträgt die Glanzretention 90 %. Bei Fluorpolymeren liegt die Glanzretention nach 5.000 Stunden bei 98 %. Die Lackprüfungen zeigen die oben genannten Durchschnittswerte bezüglich des Delta-E-Werts der Farbänderung.
Geeignet für einen Einsatz im Freien von über 15 Jahren an architektonischen Metallen bei gemäßigtem Klima. Küsteninstallationen weisen aufgrund der salzhaltigen Nebel- und UV-Belastung eine um 20 % schnellere Materialalterung auf.
Umweltfaktoren, die die Langlebigkeit von Pulverbeschichtungen beeinträchtigen.
Feuchtigkeit, Salznebel und chemische Einwirkung sowie deren kombinierte Auswirkungen führen zu einer schnellen Abnahme der Farbintensität bzw. zu Kratzern. Wenn die Bedingungen ideal für mehrere Arten von Umwelteinwirkungen sind, versagen die Beschichtungen beschleunigt. Bei Feuchtigkeit beginnen die Polymerbindungen durch einen Prozess namens Hydrolyse zu versagen. Anschließend bilden geschwächte Beschichtungsbindungen Eintrittspunkte für Salznebel, der schließlich zu einem Versagen der Beschichtung infolge interner elektrochemischer Korrosion führt. Ein schneller Abbau tritt in Umgebungen auf, die alkalische oder saure Angriffe ermöglichen, da die kombinierten Umwelteinwirkungen nicht isoliert wirken. Der schnelle Abbau dieser Beschichtungen führt zu zusätzlichen Wartungskosten und einer verkürzten Lebensdauer in industriellen Anwendungen.
Das Vorhandensein eines oxidierten Substrats kann eine frühzeitige Farbveränderung verursachen, da Pellets ohne Pigment die Lichtstreuung beeinflussen.
Die Aufnahme von Feuchtigkeit bewirkt, dass die Beschichtung 40 % weniger flexibel ist und sich leichter verkratzen und beschädigen lässt.
Tiefe Unterflächenschäden beschleunigen sich unter feuchten Bedingungen um das Fünffache aufgrund des Eindringens von Chloridionen gemäß ASTM B117.
Der vorzeitige Ausfall des Gehäuses beim Schutz vor Feuchtigkeit, Korrosion und UV-Schäden ist dokumentiert. Beispielsweise können einige Jahre Exposition gegenüber ultraviolettem Licht, salzhaltiger Luft und hoher Luftfeuchtigkeit in Kombination zu einer beispiellosen, flockigen und unregelmäßigen Oberflächenschädigung führen. Diese Korrosion verursacht erhebliche, unerwartete Kosten. NACE International dokumentierte, dass die Korrosion von freiliegenden Oberflächen pro Anlage und Jahr in mehreren Branchen etwa 740.000 US-Dollar kostet. Dieser Schadensart kann nur durch den Einsatz speziell formulierter Beschichtungen entgegengewirkt werden. Epoxid-Hybride werden üblicherweise für den Einsatz in der chemischen Verarbeitung formuliert, während feuchteempfindliche Bereiche besser mit Polyurethanen geschützt werden. Kantenbereiche sind primäre Eintrittsstellen für Feuchtigkeit und sollten versiegelt werden, um einen vorzeitigen Ausfall zu verhindern.
Um die Kratz- und Verblassungsbeständigkeit von Pulverbeschichtungen zu maximieren, werden die folgenden Richtlinien empfohlen.
Für eine optimale Oberflächenvorbereitung wird empfohlen, eine gründliche Reinigung und Strahlreinigung durchzuführen, um die Haftung zwischen Untergrund und Beschichtung zu maximieren – dies ist entscheidend, um Ausfälle aufgrund unzureichender Adhäsion zu minimieren.
Zur Förderung der Farbbeständigkeit wird die Verwendung von UV-Absorbern in Kombination mit hochenergetischen HALS und entsprechender Technologie empfohlen.
Steuerung der Beschichtungsstärke: Die Beschichtung sollte eine Dicke von 60–120 μm aufweisen; zu dünne Filme führen zur Freilegung des Untergrunds, während zu dicke Filme die Flexibilität verringern und die Neigung zu Mikrorissen erhöhen.
Genaue Einhaltung der Aushärtezeit: Ideal ist eine Aushärtezeit von 10–15 Minuten bei einer Temperatur von 180–200 °C, um eine vollständige Aushärtung zu erreichen und die Oberflächenhärte um 15–20 % zu steigern (gemäß ASTM D3363).
Schonende Reinigung: Verwenden Sie Reinigungslösungen mit neutralem pH-Wert und ein Mikrofasertuch. Zu abrasive Reinigungsmittel können Mikrokratzer verursachen, die den photochemischen Abbau beschleunigen.
Reparaturen sollten unverzüglich durchgeführt werden: Kratzer und Steinschläge sollten so bald wie möglich repariert werden, um Feuchtigkeitseintritt und Korrosion zu verhindern.
Häufig gestellte Fragen
Warum ist Pulverbeschichtung kratzfester als Lack? Die Kratzfestigkeit von Pulverbeschichtungen beruht auf ihrer thermosetzenden Polymerstruktur. Das daraus resultierende dreidimensionale Netzwerk bietet eine höhere Kratzfestigkeit als flüssiger Lack.
Was geschieht, wenn Pulverbeschichtungen ultravioletten Strahlen ausgesetzt sind? Pulverhersteller verwenden verschiedene Methoden, um die Farbintegrität der Beschichtung zu bewahren und gleichzeitig einen gewissen UV-Schutz zu bieten. Polyester-Pulverbeschichtungen weisen aromatische Ringstrukturen auf, während Fluorpolymer-Pulverbeschichtungen kristalline Bereiche enthalten; beide Strukturen tragen zur Farbbeständigkeit bei, wobei Fluorpolymer-Beschichtungen die beste Farbbeständigkeit aufweisen.
Welche Bedingungen führen dazu, dass eine Pulverbeschichtung schneller Anzeichen von Verschleiß zeigt? Alle genannten Faktoren – Feuchtigkeit, Salz, Luft und chemische Substanzen, die Pulverbeschichtungen abbauen – beschleunigen den Verschleiß der Beschichtung.
Welche Methoden werden zur Pflege von pulverbeschichteten Oberflächen empfohlen?
Gute Verfahren zur Oberflächenvorbereitung, wirksame Formulierungen, präzise Steuerung der Schichtdicke, korrektes Aushärten, schonende Pflege sowie rechtzeitige Nachbesserung sind alle entscheidend für eine stabile Haftung und tragen zur Verlängerung der Lebensdauer sowie zur Erhaltung der Ästhetik pulverbeschichteter Oberflächen bei.