Henkel AG & Co. (Common) : Innen und außen gleichmäßig beschichtet

Moderne chemische Autodepositionsverfahren haben sich zu einer leistungsstarken Alternative gegenüber der kathodischen Tauchlackierung (KTL) entwickelt. Insbesondere dort, wo eine gleichmäßige Beschichtung von Innenflächen und Kanten gefordert ist beziehungsweise Pulverbeschichtungsverfahren zum Einsatz kommen, lässt sich im Vergleich ein deutlich verbesserter Korrosionsschutz erzielen. Unternehmen wie Räckers oder BBL haben sich deshalb für den Einsatz der stromfreien Aquence-Technologie von Henkel entschieden. Das nachhaltige Beschichtungsverfahren kommt dazu ohne eine Vorbehandlung mit gefährlichen Schwermetallen aus.

Bei der Planung einer neuen Beschichtungsanlage ist die Bestimmung der Anforderungen der erste wichtige Schritt. Zur Erschließung neuer Anwendungsgebiete entschied man sich beim Unternehmen Räckers Ende 2008 dazu, den Produktionsbetrieb um eine hochwertige Anlage zur Korrosionsschutzbeschichtung zu erweitern. Das umfangreiche Leistungsspektrum des Systemlieferanten für Nutzfahrzeugtechnik umfasste bis dato verschiedene Produktionsverfahren zur Herstellung von Fahrzeugaufbauten; dazu gehört die Blechbearbeitung und CNC-Zerspanung ebenso wie der Einsatz moderner Schäum- und Klebetechnologie. Nachdem zunächst der Bau einer klassischen KTL-Anlage mit Metallvorbehandlung geplant war, entschied man sich bei Räckers schließlich doch für den Einsatz des chemischen Autodepositionsverfahrens Aquence von Henkel in Kombination mit einer anschließenden Pulverbeschichtung.

Spitzenleistung an allen Ecken und Kanten
"Das Verfahren zur Beschichtung von Eisenmetallflächen ist rein chemisch und hat gegenüber der klassischen KTL einige ganz entscheidende Vorteile. Besonders hervorzuheben ist die absolut einheitliche Rundumbeschichtung bei Bauteilen oder vormontierten Baugruppen, die mit der Elektrodeposition in dieser Form nicht zu erzielen ist", erklärt Claus Räckers, Geschäftsführer bei Räckers. Selbst schwer zugänglichen Bereiche, durchgängige Hohlräume oder scharfe Ecken und Kanten werden mit einem gleichmäßig ausgebildeten Korrosionsschutz versehen. Die Einschränkungen durch den Faraday-Effekt gibt es bei Aquence nicht. "Als Komponentenhersteller im Bereich der Nutzfahrzeugtechnik ist für uns und unsere Kunden der umfassende Korrosionsschutz von außen und innen ein entscheidendes Leistungsmerkmal", begründet Räckers die Entscheidung für das Autodepositionsverfahren Aquence. Komplexe röhrenförmige, vormontierte und verwinkelte Bauteile mit einer Länge von bis zu acht Metern werden damit bei Räckers dauerhaft vor Korrosion geschützt.

Chemie statt Strom
Aquence unterscheidet sich von der klassischen Elektrotauchlackierung dadurch, dass für die Schichtbildung keine Metallvorbehandlung und kein Stromfluss notwendig ist. Durch eine chemische Reaktion wird auf der gereinigten Metalloberfläche eine organische Schicht aus einer Polymeremulsion erzeugt. Dabei werden mittels einer milden Säure zweiwertige Eisen-Ionen freigesetzt, die wiederum die Lackpartikel in der Lösung an die Oberfläche des Werkstücks binden, so dass jede eisenhaltige Stelle des Bauteils gleichmäßig stark und in der gewünschten Dicke beschichtet wird. Kunststoffe bleiben hingegen unbeschichtet. So können nicht nur komplexe Strukturen gleichmäßig von außen und innen beschichtet werden, sondern auch komplett vormontierte Baugruppen aus unterschiedlichen Materialien.

Mittlerweile ist die Tauchanlage seit über einem Jahr bei Räckers am Produktionsstandort Ahaus in Betrieb und hat Claus Räckers in punkto Korrosionsschutz und Widerstandsfähigkeit überzeugt: "Bei unseren Labortest hat das Verfahren im neutralen Salzsprühtest 1000 Stunden problemlos bestanden." Aufnahmen im Rasterelektronenmikroskop belegen einen einheitlichen, dichten Nassfilm vor der Trocknung und einen gleichmäßigen Schichtverlauf auch bei scharfkantigen Geometrien.

Sieben Schritte für ein optimales Ergebnis
Den Kern des robusten und einfachen Beschichtungskonzeptes bilden sieben Becken. Nach der vierstufigen Reinigung und Spülung erfolgt die chemische Beschichtung im Aquence-Bad direkt auf die entfettete Oberfläche. Die zweistufige Nachspülung verhindert chemische Rückstände am Werkstück. "Die Investitionskosten sind im Vergleich zum KTL-Verfahren rund 20 Prozent niedriger. Gleichzeitig hat die Anlage einen geringeren Platzbedarf, weil unter anderem die zumeist übliche Phosphatierung bzw. Chromatierung komplett entfällt. Darüber hinaus kann der Ofen deutlich kleiner dimensioniert werden als bei der KTL", so Eric Ardourel, Aquence Technology Manager für Europa bei Henkel. Der umweltschonende Prozess ist damit gänzlich frei von toxischen Schwermetallen wie Zink oder Nickel; es entstehen auch praktisch keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) oder gefährlichen Schlämme; Abfallaufkommen und Entsorgungsaufwand werden so erheblich reduziert.

Co-Cure Prozess - Vernetzung in einem Schritt
Positiv auf die Gesamtkosten des Herstellungsprozesses wirkt sich darüber hinaus auch der geringere Energieverbrauch aus. Neben der stromlosen Reaktion des Beschichtungsprozesses lassen Energieersparnisse ebenfalls durch die niedrige Einbrenntemperatur bei der anschließenden 2-Zonen-Trocknung erzielen. "Im Gegensatz zur KTL, die wegen des hohen VOC-Anteils eine Aushärtung bei rund 190 Grad Celsius erfordert, werden die beschichtete Bauteile zunächst nur bei 60 Grad Celsius getrocknet und anschließend kurzzeitig bei 140 Grad Celsius vorgebrannt. Entsprechend kürzer ist der Zeitraum, den die Abkühlung vor dem anschließenden Auftrag des Decklacks in Anspruch nimmt", sagt Eric Ardourel und verweist damit auf eine weitere Besonderheit des Aquence-Prozesses.

Rund 95 Prozent aller Bauteile werden bei Räckers gepulvert. Die abschließende Vernetzung des Aquence Primers mit dem Pulverlack findet hier allerdings in einem gemeinsamen Trockner statt, ebenfalls bei einer reduzierten Temperatur von etwa 170 Grad Celsius. "Neben der verbesserten Energieeffizienz haben unsere Abtestungen zudem gezeigt, dass sich durch den Co-Cure Prozess auch die Zwischenhaftung und damit die mechanische Beständigkeit der Bauteile verbessert", erläutert Eric Ardourel die Vorteile der Vernetzung beider Schichten in einem Schritt. Darüber hinaus werden bei Verklebung mit Strukturklebstoffen herausragende Ergebnisse erzielt.

Nachhaltig und wirtschaftlich sinnvoll beschichten
Fortschritt und Weiterentwicklung sind ebenfall ein fester Bestandteil der Unternehmensgruppe BBL Oberflächentechnik. Das Unternehmen liegt in Roth, südlich von Nürnberg, und hat sich auf die Lohnbeschichtung und -oberflächenbehandlung für verschiedene Kunden spezialisiert. Neben einer Reihe von Strahlverfahren, wie Kugelstrahl-, CO2- oder Sandstrahlen, bietet BBL auch eine breite Palette an Beschichtungslösungen für Teile mit bis zu 20 Tonnen Gewicht. Seit 2007 ist hier die erste Aquence-Co-Cure-Anlage Deutschlands in Betrieb. Zusätzlich zu den bestehenden Produktionslinien suchte man damals nach einem hochwertigen und umweltschonenden Korrosionsschutzverfahren, das keine gefährlichen Schwermetalle verwendet und zugleich die Nachteile der KTL, vorrangig in Bezug auf die limitierte Hohlraumbeschichtung, ausgleicht. Heute werden bei BBL mit Aquence bis zu 500 Kilogramm schwere Stahlwerkstücke beschichtet. Neben den besseren Ergebnissen hat Aquence hier insbesondere unter Nachhaltigkeits- und Leistungsaspekten überzeugt.

"Durch die kontinuierliche Aufbereitung der Beckeninhalte arbeitet das System vollkommen abwasserfrei", berichtet BBL Geschäftsführer Robert Lumpi. Werkstücke bis zu einer Größe von 3.000 x 1.600 x 800 Millimeter kann die Tauchanlage aufnehmen. Zusätzlich entfällt durch den geringen VOC-Gehalt die Nachverbrennung von Emissionen, und durch die Möglichkeit, komplette Baugruppen zu beschichten, ergeben sich nicht zuletzt auch logistische Vorteile durch die Einsparung von Transportwegen und eine einfachere Lagerhaltung. Eine weitgehend automatisierte Chemikaliendosierung reduziert den manuellen Wartungs- und Überwachungsaufwand. Die kompakte, aber dennoch sehr flexible Bauweise der Produktionslinie erlaubt den Einsatz von Aquence als Co-Cure-Primer in Kombination mit verschiedenen Pulverbeschichtungen oder als hochbeständige Einzelschicht mit herausragenden mechanischen Eigenschaften. "Aquence ist für uns damit auch beim Umweltschutz der klare Sieger."

Die Henkel Corporation erhielt 2010 für ihr neues Aquence Co-Cure-Beschichtungsverfahren einen Automotive News PACE Award. Dieser renommierte Preis wird in den USA an Zulieferer der Automobilindustrie für herausragende Leistungen in den Bereichen Innovation, technischer Fortschritt und Business Performance verliehen.

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