Epoxidharz-Pulverbeschichtung für Armaturen und Formstücke aus Gusseisen

Die Epoxidharz-Pulverbeschichtung von Armaturen und Formstücken aus duktilem Gusseisen schützt vor Korrosion, sichert eine lange Lebensdauer und ist hygienisch unbedenklich für den Einsatz in der Trinkwasserversorgung. Denn Qualität wird bei Betreibern von Gas- und Wasserversorgungsnetzen großgeschrieben; sie ist eine der Voraussetzungen für die Funktionsfähigkeit und für den wirtschaftlichen Betrieb von Guss-Rohrleitungsnetzen.

Charakteristisch für die Beschichtung mit Pulverlacken ist ihr Langzeit-Korrosionsschutz, der durch gute Haftung, Porenfreiheit, Beständigkeit gegenüber verschiedenen Medien (Abwässer, Chemikalien etc.) sowie durch ihr mechanisches Verhalten (Biegbarkeit, Schlagbeständigkeit Abrasionsbeständigkeit, Formstabilität unter Kraft- und Wärmeeinfluss) erzielt wird.

Eigenschaften der Epoxidharz-Pulverbeschichtung

Epoxidharz-Pulverlacke sind aus den Grundbausteinen Kohlenwasserstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff aufgebaut. Die Rezeptur besteht im Allgemeinen aus den folgenden vier Hauptkomponenten: Harz und Härter als Bindemittel, Pigmente, Füllstoffe, Additive und ggf. Hilfsstoffe. Es sind je nach Eigenschaftswunsch verschiedene Epoxidharze verfügbar. Dafür gibt es unterschiedliche Härter, z.B. aminfunktionelle und phenolhaltige Härter. Die Pigmente und Füllstoffe dienen der Farbgebung und der Erhöhung der Schutzfunktion. Die Füllstoffe können die Verlaufseigenschaften variieren und somit die Verarbeitungsfähigkeit der Epoxidharz-Pulverbeschichtungen verbessern. Additive und Hilfsstoffe können zur Verbesserung der Oberflächenstruktur, der Benetzung des Substrats und der Verarbeitungsfreundlichkeit beim Kunden beitragen.

Epoxidharzbeschichtungen bei Trinkwasserrohren

Die Hygiene des Trinkwassers unterliegt strengen Gesetzlichkeiten. Bei allen Rohren, Formstücken und Armaturen aus duktilem Gusseisen muss daher sichergestellt sein, dass von den Beschichtungen keine schädlichen Stoffe ins Trinkwasser gelangen. Eine Trinkwasserzulassung basiert auf der Europäischen Epoxidharzrichtlinie mit einer umfassenden Positivliste toxikologisch bewerteter Substanzen.

In Deutschland wird die Trinkwassertauglichkeit nach den verschiedenen Einsatzbereichen geprüft. Pulverlacke werden nach den Kriterien von Armaturen und Formstücken geprüft. Darüber hinaus werden die Resicoat® R4 Pulverlacke auch noch nach den strengeren Vorgaben für den Einsatz in Rohren geprüft. Die Resicoat® R4 Serie hat die Trinkwasserzulassungen in fast allen europäischen Ländern. Auch in vielen anderen Ländern, wie z.B. den USA, Brasilien oder Australien hat die Serie eine Trinkwasserzulassung.

Epoxidharz-Pulverbeschichtungen sind aus physiologischer Sicht sehr gut geeignet, um auch strengste Vorgaben zu erfüllen. Dazu zählen u.a. Geruchs-, Geschmacks-, Trübungs- und Klarheitskriterien, da Beschichtungen die Qualität des Trinkwassers in keiner Weise beeinflussen dürfen.

Serie Resicoat® R4 für duktile Armaturen und Formstücke

Die Resicoat® R4 Reihe wurde speziell für den Korrosionsschutz von Armaturen und Formstücken aus duktilem Gusseisen entwickelt. Diese werden vorwiegend in die Wasserindustrie geliefert und dort meist erdüberdeckt eingesetzt. Die Resicoat® R4 Reihe zeichnet sich durch einen hohen Grad an Beständigkeit aus:

• mechanisch: Schlag, Dehnung, Abrieb
• chemisch: Wasser, Abwasser, Säuren, Basen, Gase
• elektrisch: Streustrom (Bahnen, Umspannwerke)

Herstellung von Pulverlacken für Armaturen und Formstücke aus Gusseisen

Bei der Herstellung von Pulverlacken müssen zunächst Harz, Härter, Pigmente, Füllstoffe, Additive und Hilfsstoffe gemischt werden. Dieses Gemisch wird einem Extruder zugeführt. In diesem werden die schmelzbaren Anteile bei 110 bis 130 °C geschmolzen und die nicht schmelzbaren Anteile werden durch Einwirkung der rotierenden Extruderschnecke in den schmelzbaren Anteil homogen eingearbeitet. Nach Verlassen des Extruders wird die Schmelze flach ausgewalzt und über Kühlwalzen und Kühlband auf Raumtemperatur abgekühlt. Die dadurch erstarrte flächenförmige Masse wird in möglichst gleichmäßige Stücke, s.g. Chips, granuliert. Im nachfolgenden Mahlvorgang wird aus diesen Chips der Pulverlack hergestellt, dessen Kornverteilung individuell auf die jeweiligen Kundenbedürfnisse eingestellt werden kann. So können u.a. für das Wirbelsinterverfahren extrem staubarme Pulverlacke hergestellt werden.

Details zum Beschichtungsprozess mit Epoxidharz
Der Beschichtungsprozess besteht im Wesentlichen aus drei Teilschritten:

• Vorbehandlung und Vorwärmung des Werkstücks
• Pulverapplikation 
• Aushärtung

Vorbehandlung der Werkstücke aus Gusseisen

Die richtige Vorbehandlung der Werkstücke ist eine wesentliche Bedingung für eine hochwertige Beschichtung mit Epoxidharz. Durch das Strahlen mit scharfkantigem Stahlkies oder Korund mit mittlerer Korngröße werden Verunreinigungen wie Öl, Fett, Salz, Formsand, Rost oder Grafit beseitigt. An den Gussstücken sind scharfe Kanten zu vermeiden und die Werkstücke dürfen nur mit faserfreien Handschuhen angefasst werden. Vor der Weiterverarbeitung muss Staub mittels Druckluft entfernt werden. Die gestrahlten Werkstücke müssen unmittelbar danach im Zwangsdurchlauf zum Vorwärmofen transportiert werden.

Pulverapplikation bei Armaturen und Formstücken

Beim Beschichten sollte die Werkstücktemperatur zwischen 190 und 220 °C liegen. Konventionelle Umluft oder Infrarotstrahlen ermöglichen eine einheitliche Oberflächentemperatur. Vor der Beschichtung sollte das Werkstück eine goldene Farbe haben. Zu vermeiden ist oxidierter Guss, den man an seiner blau-violetten Farbe erkennt. Da der Pulverlack nur für eine kurze Zeit seine niedrigste Viskosität aufweist, ist es äußerst wichtig, genau zum richtigen Zeitpunkt zu beschichten, ehe die Viskosität durch die Vernetzungsmechanismen wieder zunimmt. Die Beschichtung wird relativ schnell nach der Applikation druckfest und kühlt dann auf Raumtemperatur ab.

Das Pulver wird mit modernsten Verfahrenstechniken appliziert. Das Wirbelsinterverfahren ist eine automatische Methode, bei dem das Werkstück mittels Roboter in ein Becken mit fluidisiertem Pulver getaucht wird. Das Verfahren ermöglicht eine hohe Reproduzierbarkeit der Beschichtungsqualität in Bezug auf Schichtdicke, Kantendeckung und optisches Erscheinungsbild. Beim elektrostatischen Sprühverfahren wird die Beschichtung manuell aufgetragen. Das Verfahren eignet sich für die Beschichtung von Großteilen und ist flexibel in Bezug auf Farbton- oder Materialwechsel.

Aushärtung der Epoxidharz-Pulverbeschichtung

Die Aushärtung der Epoxidharz-Pulverbeschichtung wird durch die Restwärme der Werkstücke erreicht. Eine ausreichende Wärmekapazität liegt bei Gusswanddicken von 6 bis 8 mm vor. Fehlstellen, die durch Haltewerkezeuge beim Beschichten oder bei mechanisch verursachten Beschädigungen während Transport und Einbau entstehen, können mit einem 2-Komponenten-Reparaturmaterial ausgebessert werden.

Qualitätssiegel der Gütegemeinschaft Schwerer Korrosionsschutz

Bei erdüberdeckt eingesetzten Gussrohren werden höchste Anforderungen an den Korrosionsschutz gestellt. Die Betreiber von Rohrleitungsnetzen verlangen höchste Qualität und die Versorgungsunternehmen achten dabei auf das Qualitätssiegel der Gütegemeinschaft Schwerer Korrosionsschutz von Armaturen und Formstücken durch Pulverbeschichtung e.V.

Autor: Volker Börschel

Der Beitrag wurde von der Redaktion leicht gekürzt. Den kompletten Beitag mit diversen Abbildungen finden Sie als PDF im Downloadbereich unter Downloads Jahreshefte EADIPS FGR.