{"id":6420,"date":"2023-12-31T10:00:37","date_gmt":"2023-12-31T09:00:37","guid":{"rendered":"https:\/\/kluthe.com\/magazin\/?p=6420"},"modified":"2023-12-20T08:42:31","modified_gmt":"2023-12-20T07:42:31","slug":"die-rolle-der-oberflaechenaktivierung-bei-haftung-und-beschichtungsleistung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/kluthe.com\/magazin\/die-rolle-der-oberflaechenaktivierung-bei-haftung-und-beschichtungsleistung\/","title":{"rendered":"Die Rolle der Oberfl\u00e4chenaktivierung bei Haftung und Beschichtungsleistung"},"content":{"rendered":"

In zahlreichen technischen Anwendungen werden Oberfl\u00e4chen beschichtet, beispielsweise in der Automobilindustrie oder der Luft- und Raumfahrttechnik. Nicht auf allen Ausgangsmaterialien haften die Beschichtungen ohne Weiteres. In vielen F\u00e4llen ist vorab eine Oberfl\u00e4chenaktivierung, eine Oberfl\u00e4chenvorbehandlung oder auch eine chemische Vorbehandlung erforderlich, um die Haftung von Lacken und anderen Beschichtungsprodukten sicherzustellen.<\/strong><\/p>\n

Adh\u00e4sion als Grundlage f\u00fcr eine stabile Haftung von Beschichtungsmedien<\/h2>\n

Entscheidend f\u00fcr eine hohe Beschichtungsleistung ist eine m\u00f6glichst starke Adh\u00e4sion. Um eine feste mechanische Verbindung zu schaffen, m\u00fcssen die Adh\u00e4sionskr\u00e4fte zwischen den Molek\u00fclen des Substrats und denen der Beschichtung h\u00f6her sein als die innerhalb des Beschichtungsmediums wirkenden Koh\u00e4sionskr\u00e4fte.<\/p>\n

Der Begriff Adh\u00e4sion steht f\u00fcr die Anziehungskraft zwischen Atomen und Molek\u00fclen unterschiedlicher Substanzen aufgrund relativ schwacher physikalischer, chemischer oder elektrochemischer Bindungskr\u00e4fte. Je gr\u00f6\u00dfer die Kontaktfl\u00e4che zwischen dem Grundmaterial und Beschichtungsmittel ist, desto st\u00e4rker ist die Bindung. Vergr\u00f6\u00dfern l\u00e4sst sich die Kontaktfl\u00e4che durch das Erh\u00f6hen der Oberfl\u00e4chenrauheit, da die mikroskopisch kleinen Erhebungen und Vertiefungen f\u00fcr zus\u00e4tzliche Verzahnung und damit f\u00fcr eine bessere mechanische Verbindung sorgen. Auf makroskopischer Ebene \u00e4hnelt diese Form der Adh\u00e4sion einem Klettverschluss, dessen Haftfestigkeit ebenfalls durch eine derartige Verklammerung erzielt wird.<\/p>\n

\"Werkstueck-aus-Stahl-wird-sandgestrahlt\"
\u00a9 Funtay – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Neben der Adh\u00e4sion spielt die Benetzung eine wichtige Rolle f\u00fcr die Beschichtungsleistung. Sie ist abh\u00e4ngig von den Stoffeigenschaften des Beschichtungsmediums und des Grundmaterials. Dar\u00fcber hinaus h\u00e4ngt es von der vorherrschenden Temperatur ab, ob eine Fl\u00fcssigkeit in einem d\u00fcnnen Film auseinanderflie\u00dfen und in mikroskopische Strukturen eindringen kann, oder ob sie sich in Tropfen zusammenzieht. Daher ist neben einer gezielten Oberfl\u00e4chenaktivierung auch das Einhalten der vorgeschriebenen Verarbeitungstemperaturen entscheidend f\u00fcr die Qualit\u00e4t einer Beschichtung.<\/p>\n

Oberfl\u00e4chenaktivierung bei Metallen<\/h2>\n

Bei Metallen bietet die meist hohe freie Oberfl\u00e4chenenergie eine g\u00fcnstige Voraussetzung f\u00fcr eine stabile Haftung. Dennoch bedarf es f\u00fcr eine gute Beschichtungsleistung einer vorbereitenden Reinigung und zum Teil auch einer Oberfl\u00e4chenvorbehandlung, um eine optimale Bindung zwischen dem Substrat und der Beschichtung zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n

Oberfl\u00e4chenvorbereitung durch Reinigung<\/h3>\n

Eine Reinigung und Entfettung stellen sicher, dass Staub, \u00d6le, Fette und lockere Schichten aus korrodiertem Material die Benetzung der Oberfl\u00e4che nicht blockieren. Bew\u00e4hrt haben sich hierf\u00fcr sowohl wasserbasierende Reinigungsmittel<\/a> als auch l\u00f6semittelbasierende Reinigungsprodukte<\/a>.<\/p>\n

\"HAKUPUR<\/a><\/p>\n

Eine weitere M\u00f6glichkeit der Oberfl\u00e4chenreinigung ist das Strahlen. Hierbei wird die zu beschichtende Fl\u00e4che mithilfe von Druckluft und Strahlmitteln wie Quarzsand, Korund oder Glasperlen von Zunder, Rost und anderen Verunreinigungen befreit. Bei Bedarf kann dabei zugleich die Oberfl\u00e4chenrauheit erh\u00f6ht werden.<\/p>\n

Beizen<\/h3>\n

Bei dieser Art der Oberfl\u00e4chenaktivierung werden die nat\u00fcrlichen Oxidschichten auf Metallen mithilfe von Laugen oder S\u00e4uren aufgel\u00f6st. Danach sind die Oberfl\u00e4chen nicht nur metallisch rein, Beizen versetzt die Metallionen darin auch in einen reaktionsfreudigen Zustand. Damit schafft es optimale Voraussetzungen f\u00fcr eine hohe Beschichtungsleistung.<\/p>\n

\"REINIGUNGS-<\/a><\/p>\n

Konversionsverfahren<\/h3>\n

Auf Metallen werden im Rahmen der Oberfl\u00e4chenaktivierung Konversionsschichten erzeugt, die neben der Beschichtungsleistung auch den Korrosionsschutz und den Verschlei\u00dfschutz verbessern k\u00f6nnen. Alkalische und saure Prozessfl\u00fcssigkeiten gehen mit dem Grundmaterial eine chemische Verbindung ein, die zu einer guten Haftung beitr\u00e4gt.<\/p>\n

Drei der bekanntesten Konversionsverfahren<\/a> sind die Zinkphosphatierung, die Eisenphosphatierung<\/a> und die Manganphosphatierung. Erstere wird vor allem im Automobilbereich h\u00e4ufig mit der kathodischen Tauchlackierung kombiniert. Sie erm\u00f6glicht optimale Haftfestigkeitsergebnisse bei organischen Beschichtungen.<\/p>\n

\"Sportauto<\/a><\/p>\n

Die Eisenphosphatierung kommt oftmals vor einer Pulverbeschichtung zur Anwendung. Zu den wichtigsten Einsatzgebieten z\u00e4hlen der Maschinenbau, die Elektroindustrie und der Landmaschinenbau.<\/p>\n

Durch eine Manganphosphatierung l\u00e4sst sich eine dichte, feinkristalline und fest haftende Tr\u00e4gerschicht f\u00fcr eine Gleitlackbeschichtung schaffen, die sich durch hohen Korrosionsschutz und Verschlei\u00dfschutz auszeichnet. Damit k\u00f6nnen unter anderem die Einlaufeigenschaften von sich gegeneinander bewegenden Maschinenbauteilen wie Verzahnungselementen verbessert und der Verschlei\u00df minimiert werden.<\/p>\n

Vervollst\u00e4ndigt werden die Konversionsverfahren durch die D\u00fcnnschicht-Technologie (auch Nano-Technologie), Chrom(III)-haltige Formulierungen sowie chromatfreie Verfahren, die in erster Linie auf Aluminium zur Anwendung kommen.<\/p>\n

\"D\u00dcNNSCHICHT-TECHNOLOGIE<\/a><\/p>\n

Oberfl\u00e4chenaktivierung bei Kunststoffen<\/h2>\n

Viele Kunststoffe, insbesondere Polyolefine, haben eine geringe Oberfl\u00e4chenenergie, wodurch Beschichtungen ohne geeignete Substratvorbehandlung unzureichend haften. Eine Vorbereitung der Grenzfl\u00e4chen ist daher in aller Regel unerl\u00e4sslich. Zur Anwendung kommen in erster Linie folgende Verfahren:<\/p>\n

Beflammen<\/h3>\n

Die chemische Behandlung durch Beflammen erzeugt an der Bauteiloberfl\u00e4che verschiedene, mehrheitlich sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen, die eine Erh\u00f6hung der Oberfl\u00e4chenspannung bewirken und damit die chemische Verbindung mit dem Beschichtungsmedium verbessern.<\/p>\n

Plasma-\/Coronabehandlung<\/h3>\n

Diese Verfahren der Substratvorbehandlung bieten den Vorteil, dass sich die Oberfl\u00e4chenenergie erh\u00f6hen l\u00e4sst, ohne gleichzeitig die Eigenschaften des Materials zu drastisch zu ver\u00e4ndern.<\/p>\n

Bei der Plasmabehandlung reagieren Plasmapartikel mit der Kunststoffoberfl\u00e4che, wodurch die Oberfl\u00e4chenmolek\u00fcle aufgeladen werden. Dadurch erh\u00f6ht sich ihre Mobilit\u00e4t und aus der nicht-polaren Oberfl\u00e4che wird eine semipolare mit besserer Benetzbarkeit. Bei der Coronabehandlung wird dieser Effekt erzielt, indem eine elektrische Hochspannungsentladung auf die Kunststoffoberfl\u00e4che einwirkt.<\/p>\n

Mittlerweile kommt die Plasmatechnologie immer h\u00e4ufiger auch bei Metallen zur Anwendung, beispielsweise in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrttechnik, der Elektroindustrie und in der Medizintechnik.<\/p>\n

\"D\u00fcnne
Von H. H. W. Preu\u00df – Eigenes Werk (Originaltext: eigenes Foto), CC BY-SA 3.0, https:\/\/commons.wikimedia.org\/w\/index.php?curid=76950499<\/figcaption><\/figure>\n

Fluorierung<\/h3>\n

Bei dieser Methode wird der Kunststoff einem Fluorgemisch ausgesetzt. Das Fluor reagiert mit den Wasserstoffatomen aus der Polymerkette und erh\u00f6ht auf diese Weise die Polarit\u00e4t der Oberfl\u00e4che und damit zugleich die Oberfl\u00e4chenspannung.<\/p>\n

Enge Abstimmung von Oberfl\u00e4chenaktivierung und Beschichtung gew\u00e4hrleistet optimale Haftung<\/h2>\n

Grunds\u00e4tzlich ist es wichtig, die Oberfl\u00e4chenvorbereitung und die anschlie\u00dfende Beschichtung aufeinander abzustimmen.\u00a0Neben einer gezielten Oberfl\u00e4chenaktivierung tragen auch im Beschichtungsmaterial enthaltene Bindemittel (z. B. \u00d6le, Harze, Kunstharze, Polyurethane) und die Trocknungsbedingungen zur optimalen Haftung bei. Letztlich muss das Gesamtpaket stimmen, um die bestm\u00f6gliche Verbindung zwischen Beschichtung und Substrat zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

In zahlreichen technischen Anwendungen werden Oberfl\u00e4chen beschichtet, beispielsweise in der Automobilindustrie oder der Luft- und Raumfahrttechnik. Nicht auf allen Ausgangsmaterialien haften die Beschichtungen ohne Weiteres. In vielen F\u00e4llen ist vorab eine Oberfl\u00e4chenaktivierung, eine Oberfl\u00e4chenvorbehandlung oder auch eine chemische Vorbehandlung erforderlich, um die Haftung von Lacken und anderen Beschichtungsprodukten sicherzustellen. 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