Nanocoat 50 – Dimensionsstabile, superhydrophobe Beschichtung

Die Nano Beschichtung bildet eine wenige Nanometer starke, hydrophobe, antihaftende Schicht. Es handelt sich um eine Nano Beschichtung basierend auf einem Spezialprimer und einer Fluorsilandeckschicht. Das Werkstück muss vor der Lackierung thermisch oder chemisch entfettet werden und möglichst frei von Oxidschichten sein. Die Nano Beschichtung wird durch einen Sinterprozess ausgehärtet, wobei die Temperaturbelastung des zu beschichtenden Werkstücks maximal 150°C beträgt.

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Polyetheretherketone sind Hochleistungskunststoffe, die unter den Markennamen Vicote® der Fa. Victrex und KetaSpire® der Fa. Solvay Solexis vertrieben werden. Sie sind Thermoplaste und aufgrund ihres hohen Schmelzpunkts besonders temperaturbeständig. Zusätzlich sind sie im Vergleich zu anderen Kunststoffen relativ hart und abrasionsbeständig, so dass sie als Beschichtungen mit erhöhtem Verschleißschutz zum Einsatz kommen. Die Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit von PEEK ist mit Ausnahme von Schwefelsäure ebenfalls sehr gut, so dass sich diese Kunststoffe auch als Korrosionsschutzbeschichtungen eignen. Im Vergleich zu Fluorpolymeren hat PEEK einer höhere Kriechbeständigkeit und eignet sich daher auch für die Beschichtung von Dichtflächen, die mit besonders hohen Flächenpressungen beaufschlagt werden.

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Fluorpolymere ist der Oberbegriff für voll- und teilfluorierte Kunststoffe wie PTFE, PFA u.v.m. Es handelt sich um Hochleistungskunststoffe, die bedingt durch ihren hohen Fluoranteil, eine besonders gute chemische Beständigkeit gegen nahezu alle Säuren, Laugen und Lösungsmittel aufweisen. Auch andere Materialien wie etwa Klebstoffe oder Lebensmittel haften kaum auf Fluorpolymeren oder lassen sich leicht abreinigen, weshalb diese Kunststoffe als Beschichtungen zum Einsatz kommen und eine breites Anwendungssprektrum abdecken.

Zusätzlich zu ihren Antihafteigenschaften wirken sie reibungsmindernd, so dass sie auch als sogenannte Gleitreibungsbeschichtungen für eine gute, fett- und ölfreie Trockenschmierung sorgen.

Durch Reibung und Trennung von zwei sich berührenden Materialien (triboelektrische Aufladung) oder durch das Einwirken eines elektrischen Feldes auf einen Körper (Influenz) können elektrostatische Ladungen entstehen. Werden diese Ladungen nicht kontrolliert abgeleitet, können Störungen bei elektronischen Geräten und Anzeigefehler bei Messgeräten auftreten. Um ggf. dieses Szenarion zu vermeiden, wurde von Rhenotherm eine elektrisch ableitfähige Beschichtung entwickelt.

Nach EN 13463-1 kann davon ausgegangen werden, dass eine elektrostatische Aufladung vermieden wird, wenn der Oberflächenwiderstand <= 10 9 Ohm beträgt.

Bei der Beschichtung Rhenolub MK I RB 30 HD handelt sich um eine elektrisch ableitfähige Beschichtung die einen Widerstandswert von 10³ Ohm  bis 10² Ohm erzielen kann.

Durch Reibung und Trennung von zwei sich berührenden Materialien (triboelektrische Aufladung) oder durch das Einwirken eines elektrischen Feldes auf einen Körper (Influenz) können elektrostatische Ladungen entstehen.

Bedingt durch diese Eigenschaft besteht die Gefahr einer elektrostatischen Aufladung. Entladen sich derartig aufgeladene Werkstoffe durch Funkenbildung, können sie explosionsfähige Atmosphären, wie sie z. B. Lösungsmittel/Luftgemische, Staub/Luftgemische, zur Explosion bringen.

In solchen Anwendungen können die unbeschichteten Elastomere nicht eingesetzt werden. Um die Vorteile der Elstomere auch für diese Bereiche nutzen zu können, hat Rhenotherm eine elektrisch ableitfähige Beschichtung entwickelt.

Hierdurch wird ihre Leitfähigkeit deutlich erhöht, bzw. ihr elektrischer Widerstand deutlich abgesenkt. Durch diese Maßnahme kann der elektrische Durchgangswiderstand von z. B. NBR von 10 11 Ohm auf < 10 2 Ohm gesenkt werden. Die Elastomere werden elektrisch ableitfähig. Werden sie geerdet, kann eine elektrostatische Aufladung sicher verhindert werden. Neben der Absenkung des Durchgangswiderstands wird durch die Verwendung eines weiteren Spezial Additives die Möglichkeit gegeben, die Homogenität der Beschichtung mittels UV Licht zu verifizieren.

Durch das Flammspritzen können diverse Oberflächen gezielt bearbeitet und damit vor Korrosion und Verschleiß geschützt werden. Durch das Flammspritzen können unterschiedliche Schichtdicken und Oberflächentopologien hergestellt werden. Beim Flammspritzen wird ein pulver- oder drahtförmiger Spritzzusatzwerkstoff in einer Brenngas-Sauerstoff-Flamme geschmolzen und mit Hilfe der Verbrennungsgase und eines Zerstäubergases auf die vorbehandelte Oberfläche des jeweiligen Werkstoffs geschleudert.

Beim Flammspritzen werden metallische oder keramische Flammspritzmaterialien verwendet, die als Draht oder in Pulverform vorliegen. Flammspritzungen werden im Zusammenhang mit Beschichtungen vor allem zur Strukturierung des Untergrundes und zur Verbesserung der Härte und Verschleißfestigkeit eingesetzt.

Flammspritzen mit Draht 

Beim Flammspritzen mit Draht werden zwei metallische Drähte gleicher Zusammensetzung durch Anlegen ein erelektrischen Gleichspannung entgegengesetzt gepolt und mithilfe eines Vorschubmotors mit exakt gleicher Geschwindigkeit durch die Kontaktdüse geführt. Durch die entgegengesetzte Polarität entsteht beim Flammspritzen durch das Berühren der Drähte ein elektrischer Lichtbogen, durch den die Drähte angeschmolzen werden.

Mittels Druckluft werden die angeschmolzenen Drähte zu Partikeln zerstäubt und auf das Werkstück geschleudert, wo sie dann erstarren und so eine raue Flammschicht bilden.

Beim Flammspritzen mit Pulver werden Brenngase wie Acetylen, Propan oder Wasserstoff und Sauerstoff in bestimmten Verhältnissen gemischt. Sie durchströmen eine Düse, werden gezündet und formen eine Flamme, in deren Zentrum der Beschichtungsstoff als Pulver kontinuierlich zugeführt wird.

Die Pulverpartikel werden in der je nach Brenngaszusammensetzung bis zu 3200°C heißen Flamme angeschmolzen und auf die Oberfläche des Werkstücks geschleudert. Dort  erstarren sie und formen so auf der Oberfläche eine Beschichtung. Durch eine Luftkappe, welche die Düse umgibt, kann Pressluft mit unterschiedlichem  Druck zugeführt werden, womit man unterschiedliche Rauheit beim Flammspritzen erreichen kann.

Als Spritzstoffe für das Falmmspritzen kann man Metalle, Keramiken, Carbide oder Mischungen verwenden.

Die Rhenotherm GmbH ist exklusiver Lizenznehmer für Plasma Coatings Inc. in Deutschland und führt Flammspritzen als Lohnbeschichter aus.

Polytetrafluorethylen (Kurzzeichen PTFE, gelegentlich auch Polytetrafluorethen oder -ethylen) ist ein vollfluoriertes Polymer. Umgangssprachlich werden PTFE Beschichtungen oft mit dem Handelsnamen Teflon™ der Firma DuPont bezeichnet. Weitere häufig verwendete Handelsnamen anderer Hersteller sind Dyneon PTFE (ehemals Hostaflon) und Gore-Tex für PTFE-Membranen. Die PTFE Beschichtung wird nach einer mechanischen und/oder chemischen Vorbehandlung aufgetragen und anschließend einer Temperaturbehandlung (Sintern) unterzogen. Eine PTFE Beschichtung wird als Antihaftbeschichtung bei vielen technischen Anwendungen eingesetzt. PTFE ist sehr reaktionsträge. Selbst aggressive Säuren können diese Beschichtung nicht angreifen. Der Grund liegt in der besonders starken Bindung zwischen den Kohlenstoff- und den Fluoratomen. So gelingt es vielen Substanzen nicht, die Bindungen aufzubrechen und mit PTFE zu reagieren.Wegen seiner chemischen Trägheit wird PTFE als Beschichtung u.a. dort eingesetzt, wo aggressive Chemikalien vorkommen. Eine PTFE Beschichtung hat einen sehr geringen Reibungskoeffizienten. PTFE gleitet auf PTFE ähnlich gut wie nasses Eis auf nassem Eis. Außerdem ist die Haftreibung dieser Beschichtung genauso groß wie die Gleitreibung. Eine PTFE Beschichtung ist schwierig zu benetzen. Durch seine geringe Reibung wird PTFE als Beschichtung im Bereich Trockenschmierung und als Beschichtung für Lager und Dichtungen eingesetzt. Die vielfältigen und relativ einfachen Möglichkeiten der Compoundierung ermöglichen spezielle Mischungen für diverese Anwendungen.

Anwendungsbeispiele für PTFE Beschichtungen 

Rhenotherm Kunststoffbeschichtungs GmbH führt Lohnbeschichtungen mit PTFE (PTFE Beschichtung) durch und ist als Lohnbeschichter nach DIN EN ISO 9001:2015 zertifiziert.

Ein Wassertropfen an der Oberfläche eines Festkörpers zieht sich mehr oder weniger zusammen. Je mehr der Tropfen sich zusammenzieht, desto geringer ist die Oberflächenenergie des Festkörpers und desto größer der Wasser-randwinkel. Bei einem Wasserrandwinkel > 100° spricht man von einer antihaftenden Oberfläche.

Polytetrafluorethylen (Kurzzeichen PTFE, auch Polytetrafluorethen genannt) ist ein linear aufgebautes, unverzweigtes, teilkristallines Polymer aus Fluor und Kohlenstoff.

Bekannt unter dem Handelsnamen Teflon™ der Firma DuPont. Weitere Handelsnamen von PTFE sind Dyneon PTFE (ehemals Hostaflon) und Gore-Tex für PTFE-Membranen. PTFE gehört zur Klasse der Polyhalogenolefine, es ist ein Thermoplast, obwohl es auch Eigenschaften aufweist, die eine eher für duroplastische Kunststoff typische Verarbeitung bedingen. Teflon™ ist ein unpolares Polymer. PTFE ist kein Nebenprodukt der Raumfahrt. Es wurde 1938 von dem Chemiker Roy Plunkett entdeckt, als er auf der Suche nach Kältemitteln für Kühlschränke mit Tetrafluorethylen (TFE) experimentierte. PTFE wird aus Chloroform CHCl3 durch partielle Fluoridierung hergestellt. PTFE ist sehr reaktionsträge. Selbst aggressive Säuren wie Königswasser können es nicht angreifen. PTFE hat eine besonders starken Bindung zwischen den Kohlenstoff- und den Fluoratomen. Vielen Substanzen gelingt es nicht, die Bindungen aufzubrechen und chemisch zu reagieren. Wegen seiner chemischen Trägheit wird PTFE u.a. als Korrosionsschutzbeschichtung eingesetzt. Der Reibungskoeffizient ist sehr gering. PTFE rutscht auf PTFE ähnlich gut wie nasses Eis auf nassem Eis. Im Bereich der Dichtungstechnik wird PTFE als Basiscompound in vielen Anwendungen eingesetzt. Es wird auch im Chemieanlagenbau als Auskleidungswerkstoff verwendet. Durch seine geringe Reibung ist PTFE als Trockenschmierstoff verwendet.

• Erläuterung PTFE Beschichtungen

Rhenotherm Kunststoffbeschichtungs GmbH führt Lohnbeschichtungen mit PTFE (PTFE Beschichtung) durch und ist als Lohnbeschichter nach DIN EN ISO 9001:2015 zertifiziert.

Üblicherweise sind Beschichtungen dadurch gekennzeichnet, dass man zur Haftverbesserung eine so genannte Primerschicht aufbringt, oder auch ein Primersystem, das aus mehreren Schichten bestehen kann. Das heißt man verwendet in den Beschichtungssystemen Haftvermittler-Additive, wie Pigmente, Hitzestabilisatoren und verschiedenste Bindeharze.

Das Pulverbeschichten ist ein Beschichtungsverfahren, bei dem ein in der Regel elektrisch leitfähiger Werkstoff mit Pulverlacken beschichtet wird. Dabei wird das Pulver elektrostatisch oder tribostatisch auf den zu beschichtenden Untergrund aufgesprüht und anschließend eingebrannt. Im Vorfeld der Pulverbeschichtung ist das Werkstück gut zu entfetten und gegebenenfalls mit Korrosionsschutz zu behandeln. Heutzutage können die Einbrenntemperaturen, je nach Anwendungsfall, stark variieren.

Wegen des Einbrennens wird eine dauerhafte Anhaftung (rein mechanische Verklammerung) und eine gleichmäßige dichte Beschichtung erreicht, was teils durch Koagulation (quasi Versintern), teils durch Anschmelzen der Partikel erfolgt. Die Pulverbeschichtung kann auch durch Wirbelsintern aufgebracht werden. Dabei wird ein erhitztes Werkstück kurz in ein mit Hilfe von Druckluft fluidisiertes Pulver aus Kunststoff getaucht. Das Pulver verschmilzt an der Oberfläche zu einer Kunststoffschicht, da das Werkstück durch die Hitze das Pulver zum Schmelzen bringt.

Rhenotherm Kunststoffbeschichtungs GmbH führt Lohnbeschichtungen mit div. Pulvern durch.

Die Grundlagen der Pulverbeschichtung wurden übrigens bereits in den späten 1940er- und frühen 1950er-Jahren entwickelt. Dabei wurden zunächst organische, pulverisierte Polymere auf metallische Oberflächen flammgespritzt. Der deutsche Wissenschaftler Dr. Erwin Gemmer entwickelte 1953 mit dem bereits erwähnten Wirbelsinterverfahren das erste Standardverfahren zum Pulverbeschichten. Die damals noch sehr hohen Schichtdicken wurden dann durch das Aufkommen elektrostatischer Sprühpistolen Mitte der 60er-Jahre deutlich reduziert.

Durch stetige Innovation im Bereich der Pulverbeschichtung ist es heutzutage möglich, neben klassischen Metallbeschichtungen auch temperaturempfindliche Werkstoffe wie Kunststoffe einer Pulverbeschichtung zu unterziehen.