Zweimal pulvern, einmal einbrennen Aktuelle Erkenntnisse und

Report
Wirtschaftlicher Korrosionsschutz – Zweimal pulvern, einmal einbrennen
Aktuelle Erkenntnisse und Ergebnisse aus einem Gemeinschafts-Forschungsprojekt
Teilprojekt 1
Technologieentwicklung für die
Serienfertigung
Briloner Leuchten GmbH
Niederlassung Elterlein
Am Gansberg 2
09481 Elterlein
Teilprojekt 2
Entwicklung einer Pulverkombination
für verbesserten Korrosionsschutz an
Schnittkanten
Ganzlin Beschichtungspulver GmbH
Grüner Weg 1
19395 Ganzlin
Teilprojekt 3
Prüfmethoden und
Applikationsbedingungen für neue
Pulverbeschichtungen
Institut für Korrosionsschutz Dresden GmbH
Gostritzer Straße 65
01217 Dresden
Institut für Korrosionsschutz Dresden GmbH
Dr. Jörg Gehrke
Gostritzer Straße 65
01217 Dresden
EPS – Der Pulvertreff 2014
06./07. März 2014 in München
1
1. Projektanspruch
2. Vorüberlegungen
3. Untersuchte Pulverbeschichtungen
4. Applikationsversuche / Optimale Verfahrenskombination
5. Eigenschaften von Pulverbeschichtungen, die mit dem
„Pulver-auf-Pulver“-Verfahren hergestellt wurden
6. Zusammenfassung & Ausblick
Gliederung
2
Versuchsprobe nach 3 Tagen
Salzsprühnebelbelastung
gemäß DIN EN ISO 9227
1. Projektanspruch
3
2-schichtige Pulverbeschichtungen
Herkömmliche Technologie
Oberflächenvorbehandlung
(z.B. Eisenphosphatierung)
Pulverapplikation
(Grundpulver)
Einbrennen
(Vorgelieren)
Pulverapplikation
(Deckpulver)
Einbrennen
Pulverapplikation
(Grundpulver +
Deckpulver)
Einbrennen
Bauteil mit zweischichtiger
Pulverbeschichtung
Neue Technologie
Oberflächenvorbehandlung
(z.B. Eisenphosphatierung)
1. Projektanspruch
Bauteil mit zweischichtiger
Pulverbeschichtung
4
2-schichtige Pulverbeschichtungen
1. Projektanspruch
5
Filmbildung
1. Beeinflussung der Partikelgröße
(eingeschränkt möglich)
2. Beeinflussung des Schmelzverhaltens (möglich)
3. Beeinflussung der Applikation
(Tribo, Elektrostatik)
4. Beeinflussung der Aushärtung
(Aushärtung im Ofen, induktiv)
2. Vorüberlegungen
6
Partikelgröße
Bild 1: Kornspektrum des EP-Grundpulvers
(REM-Aufnahme)
Bild 2: Kornspektrum des SP-Deckpulvers
(REM-Aufnahme)
2. Vorüberlegungen
7
Kantenabdeckung unterschiedlicher
Pulverbeschichtungen
Geringe Kantenabdeckung einer zweischichtigen
Pulverbeschichtung auf einem verzinkten Stahlblech
(Epoxidharz-Grundpulver + Polyesterharz-Deckpulver)
Gute Kantenabdeckung einer Pulverbeschichtung
auf Basis von Polyester (Feinstruktur)
3. Untersuchte Pulverbeschichtungen
8
Bisher untersuchte Pulverbeschichtungen
bzw. Kombinationen
1. Epoxidharz-Grundpulver (Struktur)
Polyesterharz-Deckpulver (glänzend)
2. Epoxidharz-Grundpulver (ohne Strukturadditive)
Polyesterharz-Deckpulver (glänzend)
3. Polyesterharz-Grundpulver (Feinstruktur)
Polyesterharz-Deckpulver (glänzend)
Sollschichtdicken
Grundpulver: 50-70µm
Deckpulver: 120-150µm
4. Epoxidharz-Polyester-Mischpulver (Feinstruktur)
Polyesterharz-Deckpulver (glänzend)
Modifikationen aus 1-4 mit angepassten Aushärtungsbedingungen und
strukturellen Eigenschaften (Additive, Bindemittel)
3. Untersuchte Pulverbeschichtungen
9
Bestimmung von Schmelzviskositäten
1.
Herstellen eines Presslings
2.
Probe wird bei einer Starttemperatur
(oberhalb Schmelzpunkt und unterhalb
Reaktionstemperatur) ins Rheometer
eingelegt und aufgeschmolzen
(Ares-Messsystem: 95°C/ 3 min Aufschmelzen)
3.
Erhöhung der Temperatur bis auf
Reaktionstemperatur und Verfolgung der
Reaktion, gemessen wird in der Oszillation
Frequenz ca. 10 Hz, Def.-Amplitude 20%,
dynamische Messung ab 90°C, 5K/min
Eta* [Pas]
Vergleich Grund- und Deckpulver
10
4
10
3
10
2
10
1
Grundpulver Grau (1)
Deckpulver Rot (2)
80
100
120
140
160
180
200
Temperatur [°C]
Quelle: Leibniz-Institut für Polymerforschung e. V.
Dr. M. Gedan-Smolka, M. Tuschla
3. Untersuchte Pulverbeschichtungen
10
Sehr gute Kantenabdeckung an
Schnittkanten
5. Eigenschaften von Pulverbeschichtungen, die mit dem
„Pulver-auf-Pulver“-Verfahren hergestellt wurden
11
Ergebnisse des Stempelabreißversuches
5. Eigenschaften von Pulverbeschichtungen, die mit dem
„Pulver-auf-Pulver“-Verfahren hergestellt wurden
12
Korrosion und Delamination am Ritz
nach Belastung
Variante
EP-GP + SP-DP klassisch
E4
E5
EP-SP-GP + SP-DP "Pulver-auf-Pulver"
E6
E 29
E 33
E 38
Messwert
C
D
C
D
C
D
C
D
C
D
C
D
2,0
3,0
2,0
6,0
6,5
5,0
5,5
3,5
4,5
15,5
19,5
19,5
16,5
17,0
16,5
16,0
13,5
12,0
9,5
9,0
11,0
11,0
6,5
10,0
8,0
10,0
8,0
17,0
18,0
17,0
14,5
11,0
12,0
8,0
12,5
12,5
1,5
3,5
2,0
3,0
3,0
3,0
3,0
2,0
2,5
18,0
18,0
15,5
16,0
12,0
12,5
9,0
12,0
15,0
5,0
4,0
4,0
3,0
3,0
3,0
2,0
4,0
5,5
18,5
18,5
20,0
20,0
18,5
15,5
18,5
21,5
20,0
6,0
4,5
7,0
4,5
5,0
7,0
7,5
6,5
5,5
21,0
20,0
20,0
21,0
23,0
23,0
24,5
25,5
25,0
5,0
5,0
4,0
3,0
3,0
2,5
3,0
5,0
5,5
12,5
12,5
12,5
11,0
11,0
11,5
17,0
20,0
19,5
MW
4,2
16,2
9,2
13,6
2,6
14,2
3,7
19,0
5,9
22,6
4,0
14,2
MW - Ritz
3,7
15,7
8,7
13,1
2,1
13,7
3,2
18,5
5,4
22,1
3,5
13,7
(MW-Ritz)/2
1,9
7,9
4,4
6,6
1,1
6,9
1,6
9,3
2,7
11,0
1,8
6,8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
C - Korrosion in mm
D - Delamination in mm
MW - Mittelwert
Ritzbreite = 0,5 mm
5. Eigenschaften von Pulverbeschichtungen, die mit dem
„Pulver-auf-Pulver“-Verfahren hergestellt wurden
13
Nach 432h neutraler
Salzsprühnebelbelastung
5. Eigenschaften von Pulverbeschichtungen, die mit dem
„Pulver-auf-Pulver“-Verfahren hergestellt wurden
14
Ergebnisse von Farb- und
Glanzmessungen
Probe
Charakterisierung
E1
Referenz
(einschichtig)
E10
Pulver-auf-PulverProbe
Glanzmessung
20°
60°
59,8
89,6
Farbmessung
L
a
40,5
41,3
b
23,4
45,9
41,0
24,0
85,2
43,5
5. Eigenschaften von Pulverbeschichtungen, die mit dem
„Pulver-auf-Pulver“-Verfahren hergestellt wurden
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1. Die Applikationsmethode Pulver auf Pulver mit nachfolgend einem Einbrennvorgang ist möglich. Es ist ein System entwickelt worden!
2. Es eignen sich nicht alle Pulverbeschichtungen für diese Verfahrensvariante.
3. Eine Pulverdurchmischung kann durch Kombination der Applikationsverfahren
Korona für das Grundpulver und Tribo für das Deckpulver minimal gehalten
werden.
4. Es ist weiterer Optimierungsbedarf erforderlich, um den Glanzgrad der „Pulverauf-Pulver“-Proben zu verbessern.
5. Das Korrosionsschutzvermögen von Pulverbeschichtungen, die mit der
„Pulver-auf-Pulver“-Technologie hergestellt wurden, ist in Ordnung.
6. Schwierigkeiten bereiten komplizierte Geometrien, insbesondere enge UProfile.
6. Zusammenfassung & Ausblick
16
Die Arbeiten zum Thema „Entwicklung eines zweischichtigen Pulverbeschichtungssystems für einmaliges Einbrennen nach der Applikation Pulver auf Pulver“ werden
aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi)
über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Programm „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ (ZIM) gefördert.
Für diese Förderung und Unterstützung sei, im Namen aller Projektbeteiligten,
gedankt.
Danksagung
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