Fakten und Trends der Pulverbeschichtung

Verfahren

Bei der Pulverbeschichtung für Architekturkomponenten werden duroplastische Beschichtungspulver zumeist auf der Basis von Polyestern mittels elektrostatischer Sprüheinrichtungen (Korona-Verfahren) oder seltener im Reibladungsverfahren (Tribo-Verfahren) auf die zu beschichtenden Werkstücke aufgesprüht und anschliessend in einem «Einbrennprozess» bei Oberflächentemperaturen von 160°C bis 200°C zu einem homogenen Film aufgeschmolzen und chemisch vernetzt. Durch eine fach- gerechte Vernetzung entstehen Polymerstrukturen, die hohen mechanischen und chemischen Beanspruchungen gerecht werden.

Eine Beschichtungsanlage besteht aus der Oberflächenvorbehandlung, der Trocknung, dem Beschichtungsbereich mit Pulverförderung und Applikation sowie einer Einbrennzone. Die Werkstücke werden dabei durch ein Fördersystem durch die einzelnen Zonen transportiert. Neben metallischen Substraten lassen sich heute unter bestimmten Bedingungen auch Massivhölzer, Holzwerkstoffe und Holz-Verbundwerkstoffe im Pulverlackverfahren beschichten. 

Umweltfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit im Blick

Das Trockensprühverfahren sorgt für eine gleichmässige Verteilung der Lackpartikel auch auf geometrisch anspruchsvollen Werkstücken ohne jegliche Dispergierung durch umweltschädliche Lösemittel. Heutige Anlagen enthalten ausserdem die Möglichkeit bei der Applikation zu Boden gefallenes Pulver aufzunehmen und gefiltert wieder dem Kreislauf zuzufügen. Diese Rezyklierungsfähigkeit ist ein wesentlicher Vorteil der materialeffizienten Pulverlacktechnologie mit einem Materialausnutzungsgrad von bis zu 96%.

Wichtige Voraussetzung eines guten Haftvermögens des Lackfilms und massgeblich für einen guten Korrosionsschutz ist die fachgerechte Vorbehandlung der zu beschichtenden Teile, abgestimmt auf die jeweiligen Substrate. Nach der mechanischen und/oder chemischen Reinigung schliesst sich daher das Aufbringen einer Konversionsschicht an. Konversionsschichten vergrößern durch ihre Struktur die aktive Oberfläche und bilden idealer- weise funktionelle Gruppen an der Oberfläche mit welchen die Pulverlacksubstanz reagieren kann.

Moderne und umweltfreundlichere chromfreie Konversionsschichten sind heute ebenfalls Stand der Technik. Komplexe Abwasserkreisläufe sowie Chemikalienaufbereitung unterstützen die nachhaltige Bewirtschaftung der Vorbehandlungsbäder.

Energieeffizientes Beschichten

Vermehrt werden reaktive Beschichtungspulver angeboten, die neben niedrigen Ver- netzungstemperaturen («Einbrenntemperaturen») auch vorteilhafte Temperatur-/Zeit- kombinationen bieten müssen. So macht etwa der Einsatz von „Niedrigtemperaturpulver“ für den Beschichtungsbetrieb unter Betrachtung seiner Anlagenkapazität nur dann Sinn, wenn auch kurze Verweilzeiten im Ofen («Vernetzungszeit») gewählt werden können. Niedrigtemperaturpulver sind vor allem bei mehrschichtigen Systemlösungen und /oder dickwandigen, nur langsam aufheizbaren Werkstücken die erste Wahl.

Eine nachhaltige Produkt-Energiebilanz muss jedoch weitaus mehr als ein reaktives Pulver- Lacksystem erfassen. Zu berücksichtigen sind weiterhin die Herstellung und damit Auswahl der Rohstoffe, die Betriebsführung des Pulverlackherstellers, Transportwege sowie Vorbehandlungs- und Einbrennzonen der Beschichter. 

Aus diesem Grund sollten bei Wahl eines umweltfreundlichen Beschichtungsstoffes Pulverlacke mit verifizierter Umwelt-Produktdeklaration (Environmental Product Declarations – kurz: EPDs) bevorzugt werden, für die Anwendung in der Architektur deklariert nach der europäischen Norm EN 15804 für Bauprodukte.

Trends bei der Pulverbeschichtung 

Pulverbeschichtungen auf Polyesterbasis zeichnen sich durch eine gute Wetterstabilität aus. Die Bewertung der Wetterfestigkeit wird durch Kurzzeitbewitterungstests im Labor, aber insbesondere auch durch Langzeittests vorgenommen. Als internationaler relevantester Prüfstandard gilt heute meistens der Florida-Bewitterungs- test, der für Standard-Fassadenlacke nach einem Jahr Floridaauslagerung einen Restglanz- wert von mindestens 50% fordert.

Neben der Standardqualität gewinnen hochwetterfeste (HWF) Pulverbeschichtungen in beschleunigtem Maß Marktanteile. HWF-Qualitäten zeigen um ein Mehrfaches verbesserte Farbstabilität und Glanzhaltung und bieten verlängerte Garantiezeiten. Häufig angefragt werden Pulverbeschichtungen mit funktionalen Zusatzfunktionen. Darunter führten bislang Fassadenlacke mit Easy2Clean Funktion das Feld, die vor allem dem End- verbraucher zu Gute kommen, indem sie verlängerte Reinigungszyklen und eine erleichterte Reinigung verschmutzter Oberflächen ermöglichen.

Weitere häufig anzutreffende Funktionen sind elektrische Ableitfähigkeit, entgasungsfördernde Eigenschaften für die Beschichtung von Zink-und Gussteilen, sowie Graffitischutz oder antibakterielle Eigenschaften. Neu auf dem Markt sind robuste Pulverlacke mit erhöhter Kratzbeständigkeit für sicheres Handling und geringere Gebrauchsspuren, beliebt nicht nur bei Beschichtungs- und Metall- baubetrieben.

Für dunkle Fassaden mit hohem Beschichtungsanteil oder für Closed Cavity Fassaden mit geringer Luftwechselrate sind Pulverlackspezifikationen interessant, die eine erhöhte Reflexion der natürlichen Wärmestrahlung leisten.

Vielfalt in Farbe und Materialcharakteristik

Die meisten Hersteller von Pulverlacken bieten neben Farben aus den bekannten Farbsystemen oder Kollektionen auch die Möglichkeit ganz individueller Farbgestaltung nach Vorlagen. Hierbei muss beachtet werden, dass die Breite der möglichen Farbpalette mit steigendem Anspruch an die Pigmentqualitäten und die Bewitterungsstabilität abnimmt. Zusätzlich zur Farbauswahl darf der Kunde den gewünschten Glanzgrad von tiefmatt bis glänzend sowie die Oberflächentextur -etwa glatt, fein-oder grobstrukturiert oder körnig- auswählen. Ausser Unifarben sind verschiedene metallische Effekte möglich von partiellen Effektsprenkeln bis zum deckenden metallisch spiegelnden oder gar winkelabhängigen Effekt. Effektlacke mit hellen Effektpartikeln (Perl- bzw. «Eisenglimmereffekte») auf dunklem Basislack sollten zugunsten eines homogenen und verarbeitungsstabilen Effektbildes als «gebondetes Produkt» bestellt werden.

Ergänzende Prozesse durch Folien- oder Druckverfahren ermöglichen die verblüffend echte Nachstellung natürlicher Oberflächen oder laden ein, eigene Dekore zu kreieren.

Lückenlose Qualitätssicherung 

Gerade für die Anwendung in der Architektur werden die Produktserien von den Pulverlack- Herstellern der Kontrolle und Zertifizierung durch Gütegemeinschaften (siehe Normen, Links) unterstellt. Die Gütegemeinschaften und deren akkreditierte Prüfinstitute setzen und überwachen die Einhaltung von Prüfstandards, die sowohl für die Beschichtungsbetriebe als auch für Hersteller der Pulverlacke Gültigkeit haben. Die Qualitätskette beginnt bei der Erst- und Zwischenprüfung neuer und bestehender Pulverlackformulierungen auf ihre Langzeiteignung und setzt sich durch vielfältige Kontrollen bei den Beschichtungsbetrieben fort. Da für eine hochwertige Oberflächenveredelung auch die fachgerechte Vorbehandlung der Werkstückoberfläche wichtig ist, werden u. a. Vorbehandlungs- und Konversionsschicht- bäder mindestens einmal täglich hinsichtlich der Zusammensetzung und Temperatur geprüft. Zwischen Vorbehandlung und Veredelung sind nicht mehr als 24 Stunden vorgesehen. Vor der Beschichtung muss die angelieferte Pulverlackqualität vom Beschichtungsbetrieb unter Produktionsbedingungen auf Musterblechen hinsichtlich Gleichmäßigkeit, Überein- stimmung mit dem gewünschten Farbton (Grenzmuster!), sowie der Erfüllung weiterer Anforderungen der Gütegemeinschaften überprüft werden.

Die Dokumentation und Aufbewahrung der Prüfergebnisse aus der Eigenüberwachung sind eine Pflichtübung für gütezertifizierte Beschichter.

Vom Beschichtungsbetrieb ist auch die fachgerechte Lagerung des Beschichtungspulvers entsprechend den Vorgaben des Herstellers sowie die Einhaltung der Objekttemperaturen im Einbrennofen zu gewährleisten. Einbrennöfen verfügen bei zertifizierten Betrieben in der Regel über mindestens drei eingebaute Umlufttemperaturfühler, deren Werte kontinuierlich aufgezeichnet werden. Zudem wird die Beschichtung mehrmals täglich hinsichtlich Schichtdicke und Glanz geprüft.

Lagerung und Reinigung

Fertig beschichtete Werkstücke werden durch entsprechende Verpackung geschützt. Als Schutz- und Trennlage zwischen Profilen oder Blechen sollten flächige Schaumfolien frei von Strukturen gewählt werden.

Fertig beschichtete palettierte Ware, die Baustellenseitig bis zum Einbau gelagert werden muss, sollte in gut durchlüfteten wasserabweisenden Schutzfolien verpackt sein, um die Entstehung von Mikroklimata und damit einhergehend eine Kondensatbildung zu verhindern. Nach dem Einbau schützen entsprechende Schutzfolien vor abrasiven Stäuben oder Bauchemikalien wie Mörtel oder Klebstoffen. Die Folien müssen sich auch nach längerer Sonneneinstrahlung rückstandsfrei und komplett von der Beschichtung abziehen lassen. Grundreinigungen werden meist vom Metallbaubetrieb vorgenommen und sollten ausser Wasser und Schwamm nur neutrales Reinigungsmittel, nicht aber abrasive Zusätze enthalten. Trocknung mit fuselfreien Baumwolltüchern hat stets mit nur leichtem Druck zu erfolgen um ein Aufpolieren vor allem matter Pulverlacke zu unterbinden. Entsprechende Reinigungshinweise werden von den Pulverlackherstellern bereitgestellt.

Regelmässige Unterhaltsreinigungen sollte je nach den Standortbedingungen bemessen werden und erfolgen in der Regel alle zwei Jahre. Reinigungen verhindern physikalisch-chemische Wechselwirkungen zwischen Lackober- fläche und Atmosphärilien und halten und sorgen für dauerhaft ästhetisches Aussehen der Fassade.

Wichtige Links:

QUALICOAT (www.qualicoat.net) Die Qualicoat ist Gütegemeinschaft und Qualitätslabel zur Erhaltung und Förderung der Beschichtungsqualität auf Aluminium und Aluminiumlegierungen. 

GSB (www.gsb-international.de) Die Gütegemeinschaft GSB International sichert die Qualität der Beschichtungen von Werkstücken und der dabei verwendeten Vorbehandlungs- und Beschichtungsmaterialien bei der Beschichtung von Bauteilen aus Aluminium und dessen Legierungen.

QIB (www.qib-online.de) Die Qualitätsgemeinschaft Industriebeschichtung ist ein Zusammenschluss von qualitätsbewussten Industriebeschichtern zur Implementierung von Qualitätsvorgaben für die Beschichtung metallischer Substrate.
QUALISTEEELCOAT (https://qualisteelcoat.net) Qualitätszeichen des Verbandes für die Beschichtung von Stahl und verzinktem Stahl im Innen-, Außen- und Architekturbereich.

GRM (www.grm-online.de) Gütegemeinschaft Reinigung von Fassaden e.V.

SZFF-Reglement 51.01 (www.szff.ch) Qualitätslabel SZFF/CSFF für die Gütesicherung der Reinigung von Metallfassaden unter dem Dach der Schweizerischen Zentrale Fenster und Fassaden SZFF.