Der rauen Umgebung in der Industrie trotzen

Wer eine Produktionshalle betritt, merkt unter Umständen schnell, was eine raue Industrieumgebung bedeutet: Lärm und Vibrationen, Staub und Aerosole in der Luft sind wahrnehmbar und belasten den Körper. Und auch die Oberflächen der Maschinen und Werkzeuge müssen entsprechend einiges aushalten.

Dabei fangen die Herausforderungen für die Beschichtungen von Maschinen oft schon an, bevor sie überhaupt am Bestimmungsort aufgestellt worden sind. Die meisten Maschinenbauer agieren international, aus diesem Grund müssen auch die Maschinen oft einen weiten Weg zum Kunden zurücklegen. Angesichts von Gewicht und Größe kommt meistens nur der Seeweg dafür in Frage, und damit fängt schon die erste Schwierigkeit an. „Die salzhaltige Luft ist für Oberflächen aggressiv und der Hersteller möchte nicht, dass der Kunde eine Maschine mit Flugrost erhält“, erläutert Klaus Hertel, Verkaufsleiter Machinery & Steel Construction bei Mankiewicz Gebr. & Co. (GmbH & Co. KG). Doch ein kurzlebiger Rostschutz reicht nicht aus. „Die Oberflächen sollen nach Jahren noch intakt sein und vor Korrosion schützen“, sagt Oliver Vetek, Sales Representative bei Sherwin-Williams.

Oberflächen sind vielen verschiedenen Belastungen ausgesetzt

Ist die Produktion aufgenommen, muss die Oberfläche noch anderen Belastungen widerstehen. Bernd Dispan, Prokurist und Vertriebsleiter bei der Grimm Pulverlack GmbH, nennt eine ganze Reihe von Anforderungen: chemische Beständigkeiten gegen Öle, Säuren, Laugen, Fette oder Reinigungsmittel, mechanische Beständigkeiten, wie Scheuerbeständigkeit, Kratzbeständigkeit, und Schlagbeständigkeit.

„Außerdem müssen Wechselwirkungen mit Wärme und Hitze geprüft werden, da der Lack Ausdehnungen bei unterschiedlichen Temperaturen mitmachen muss“, fügt er hinzu. Die Oberflächen müssen teilweise auch Temperaturen bis zu 500 Grad Celsius standhalten. Julius Steinbrück, Business Support Manager Deutschland & Österreich bei der Lechler Coatings GmbH, verweist auch auf UV-Strahlung und verschiedene abrasiven Medien, die der Beschichtung zusetzen. „Meist sind aber chemische Einflüsse die schwerwiegenderen. Hier ist beispielsweise das Kühlschmiermittel für den Bohrer zu nennen, welches auf die lackierten Oberflächen kommt und diese potenziell angreifen kann.“, berichtet Hertel.

Hinzu kommen noch gelegentliche Anforderungen wie eine bedruckbare Oberfläche, zum Beispiel für ein Firmenlogo, und Klebefähigkeit für Dämmmatten bei Kompressoren oder Anbringung von Typenschilder. „Manche Komponenten für Maschinen werden nach dem Beschichten in der Montage noch gebogen oder gebördelt“, sagt Dispan. Der Lack muss solche Prozesse entsprechend aushalten.

Viel mehr Substrate als nur Stahl

Auch die Substrate sind vielfältiger, als man auf den ersten Blick vermuten könnte. Die Maschinenbetten, gerade bei großen Maschinen, sind in der Regel aus Stahlguss. „Diese werden stets mit Nasslack lackiert“, erläutert Hertel. „Sehr massive Stahlteile können aus wirtschaftlichen Gründen nicht pulverbeschichtet werden, weil die Einbrennzeiten zu lang sind“, ergänzt Dispan. Die weiteren Komponenten sind dann aus Materialien wie Aluminium, Stahl, Edelstahl oder Glas. Kunststoff, Messing oder Kupfer kommen hier nur selten vor.

„Eine fertig lackierte Oberfläche kann immer nur so gut sein, wie das Substrat, auf das sie appliziert wird“, sagt Hertel weiter. Da auf der anderen Seite die Produktionszeit für Maschinen möglichst kurz sein soll, schließen sich nach seinen Worten vielschichtige Aufbauten und Spachtelarbeiten eigentlich aus. Die Maschinenbauer und ihre Zulieferer setzen deshalb nach seiner Beobachtung zu 80 bis 90 Prozent Strukturlacke ein. Die strukturierten Oberflächen würden sich gut eignen, eventuelle Unebenheiten des Substrates auszugleichen und zu kaschieren.

Kundenansprüche bleiben hoch

Solche Herausforderungen ändern allerdings nichts an den Ansprüchen der Kunden. „Der Wert der Maschine wird maßgeblich durch den Lack definiert. Aspekte wie Glanzgrad, Farbton und Verschleißbeständigkeit stehen dabei deutlich im Vordergrund“, erläutert Steinbrück. Weiter sagt er: „Der Glanzgrad eines Lackes trägt wesentlich zur ästhetischen Wirkung der Maschine bei und verleiht ihr ein ansprechendes Erscheinungsbild. Ein gleichmäßiger Farbton ist von entscheidender Bedeutung, um ein harmonisches Gesamtbild zu erzielen und die Marke oder das Unternehmen angemessen zu repräsentieren.“ „Zudem sind Licht- und Farbstabilität entscheidende Anforderungen“, ergänzt Vetek. Das gilt dann auf Dauer: Nicht nur die Lebensdauer der Maschine selbst ist wichtig, sondern die Dauer der Verfügbarkeit. „Wenn sich der Endkunde zu bereits gekauften Produkten noch weitere anschafft, sollten sie dieselbe Optik haben, damit es hier zu keinen Unterschieden kommt“, sagt Dispan, und weiter: „Dieser Punkt ist auch wichtig, wenn es um Ersatzteile geht.“ Manche Maschinenbauer, die ihre Produkte bei unterschiedlichen Lohnbeschichtern lackieren lassen, schreiben deshalb genau den zu verwendenden Pulverlack einschließlich Lieferant und Artikelnummer vor. Oder sie fordern ein komplettes Farbsystem, also Pulverlacke und Nasslacke, die in der Optik aufeinander abgestimmt sind. Auch bei den Reparaturmöglichkeiten, zum Beispiel für Kratzer in der Montage oder auf dem Transport, wollen Kunden optisch sehr gut abgestimmte Spraydosen oder Lackstifte.

Bei all den Ansprüchen soll die Wirtschaftlichkeit nicht auf der Strecke bleiben. Hier kommen dann Aspekte wie die Zahl der Prozessschritte einschließlich der Vorbehandlung und der jeweilige Aufwand dafür ins Spiel. So verlangen zum Beispiel Einschichtsysteme ohne Primer eine sorgfältige chemische oder mechanische Vorbereitung der Bauteile, damit es später keine Probleme mit der Haftfestigkeit gibt. „Neben der Schnelligkeit im Prozess ist das Thema Trocknung sehr stark in den Fokus gerückt. Kosten für Energie sind ein großer Treiber im Lackierprozess. Hier ist ein verstärkter Trend zu ofenfreier Trocknung zu erkennen“, berichtet Hertel. Auch die Prozesssicherheit in der Produktion ist für den wiederholten Einsatz eines bestimmten Lacksystems wichtig. „Wir haben ein eigenes Schulungsprogramm entwickelt, um sicherzustellen, dass unsere Prozesse reibungslos ablaufen und die Qualität der Produkte gewährleistet ist“, berichtet Steinbrück. Hier helfen auch breite Applikationsfenster für die Lacke, damit die Lackierbedingungen nicht zu sensibel werden.

Lösemittelbasierte Lacke am beliebtesten

So vielfältig wie die Anforderungen sind dann auch die Lacksysteme, die im Maschinen- und Werkzeugbau verwendet werden. „Polyurethan-, Acryl-, Epoxid- und Hybridsysteme Acryl und Epoxid sowohl auf Lösungsmittel- als auch auf Wasserbasis“, „Je nach Bewitterungslage empfehlen wir ein Beschichtungssystem nach DIN EN ISO 12944, Teil 6, Korrosivitätskategorie: C3 High, C4 High oder C5 High. Exemplarisch bewährt hat sich für Deckenkrane aus gestrahltem Schwarzstahl SA 2,5 im Innenbereich ohne chemische Belastung unser Einschichtlack ZE25 2K PU mit 100 μm Trockenschichtdicke, C3 High. Bei chemischer Belastung der Oberfläche empfehlen wir oft ein 2-Komponenten-EP-System mit 95 Prozent Festkörpergehalt nach Gewicht. Hierfür ist es aber vorab nötig genau zu klären, welche Chemikalien einwirken.“ „Wir glauben nicht, dass es ein passendes Produkt für alle Anforderungen gibt“, bilanziert Steinbrück.  So vielfältig wie die Anforderungen sind dann auch die Lacksysteme, die im Maschinen- und Werkzeugbau verwendet werden. „Polyurethan-, Acryl-, Epoxid- und Hybridsysteme Acryl und Epoxid sowohl auf Lösungsmittel- als auch auf Wasserbasis“, nennt Steinbrück die Angebotspalette  Dispan ergänzt noch Polyester- und Polyester- Epoxid-Puverlacke als Möglichkeit. „Ein Großteil der eingesetzten und bei uns angefragten Systeme sind High-Solid-Systeme“, berichtet Hertel. Das sind lösemittelhaltige Lacke, die durch ihren sehr hohen Festkörperanteil im Hinblick auf die organischen Lösemittel (VOC) vergleichsweise nachhaltig sind. „Wasserbasierte Systeme sind aktuell im Maschinenbau kaum gefragt, auch wenn wir sie unseren Kunden anbieten können“, sagt der Mankiewicz-Verkaufsleiter weiter.

Wie kompliziert die Auswahl im Einzelfall werden kann, verdeutlich Vetek am Beispiel von Deckenkranen oder Portalkranen: „Je nach Bewitterungslage empfehlen wir ein Beschichtungssystem nach DIN EN ISO 12944, Teil 6, Korrosivitätskategorie: C3 High, C4 High oder C5 High. Exemplarisch bewährt hat sich für Deckenkrane aus gestrahltem Schwarzstahl SA 2,5 im Innenbereich ohne chemische Belastung unser Einschichtlack ZE25 2K PU mit 100 μm Trockenschichtdicke, C3 High. Bei chemischer Belastung der Oberfläche empfehlen wir oft ein 2-Komponenten-EP-System mit 95 Prozent Festkörpergehalt nach Gewicht. Hierfür ist es aber vorab nötig genau zu klären, welche Chemikalien einwirken.“

„Wir glauben nicht, dass es ein passendes Produkt für alle Anforderungen gibt“, bilanziert Steinbrück. Deshalb ist für die Auswahl des passenden Lacksystems oft ein großer Aufwand notwendig. Bei Lechler Coatings analysiert und bewertet das Produktmanagement die Anfragen auf der Grundlage verschiedener Parameter. „Das Produkt selbst wird dann von unserem technischen Außendienst vorgestellt und bei der Einrichtung im Produktionsprozess technisch so begleitet, dass es nachhaltig greift“, sagt Steinbrück.

Lackauswahl erfordert gründliche Analyse

Dispan spricht sich dafür aus, zunächst eine möglichst einfache Spezifikation mit den folgenden Werten zu erstellen: Farbton, Vorgaben für die Pulverqualität, Festlegung der Oberflächenbeschaffenheit, des Glanzgrades, der funktionellen Schichtdicke, von mechanischen Werten und der chemischen Vorbehandlung. Enthalten sein sollten auch Prüfungen bezüglich der Ansprüche an die Oberfläche, ob es eine umfassende Norm für das Bauteil gibt und welche Prüfungen nach dem Beschichten durchgeführt werden. „Genauso wichtig sind Abnahmekriterien für die Oberfläche. Man redet hier von Regelwerken, in denen genau geklärt wird, welche Oberflächenfehler zulässig oder nicht zulässig sind“, berichtet er weiter. Doch dieser Aufwand kann sich für Anwender durchaus lohnen. „Gerade im Bereich der Prozessberatung für unsere Kunden setzen wir einen starken Schwerpunkt und kitzeln aus Kundenprozessen oft viel Einsparpotenzial heraus“, verrät Hertel.

SI