Beschichtungen FAQ

Polymerbeschichtungen sind dünne Polymerschichten, die entweder auf flache oder unebene Substrate aufgetragen werden. Polymerbeschichtungen können funktionell, schützend oder dekorativ sein. Sie werden auch verwendet, um Oberflächen zu verändern (Papierbeschichtungen, hydrophobe Beschichtungen). Obwohl Polymerbeschichtungen meist organisch sind, können sie auch Keramik- oder Metallpartikel enthalten, um die Haltbarkeit, Funktionalität oder Ästhetik zu erhöhen [1].

Anwendungen erfordern oft eine Kombination von Volumen- und Oberflächeneigenschaften an verschiedenen Stellen, zu verschiedenen Zeiten und in Abhängigkeit von den jeweiligen Umständen. Polymerbeschichtungen werden häufig verwendet, um die Oberflächeneigenschaften von Substraten zu verändern und ihre Leistung zu verbessern. Daher sind Beschichtungen zu einem Schlüsselbereich der tribologischen Werkstoffkunde geworden.

[1] Francis, L. F., & Roberts, C. C. (2016). Kapitel 6 - Dispersions- und Lösungsvorgänge. Materials Processing.

Der Begriff Polymerbeschichtung suggeriert, dass eine solche Beschichtung überwiegend aus Polymeren besteht. Beschichtungsformulierungen setzen sich jedoch aus organischen und anorganischen Bestandteilen zusammen: Bindemittel, Füllstoffe (oder Pigmente), Additive und Lösungsmittel [2].

[2] Gijsbertus de With, (2018). Polymer coatings: A guide to chemistry, characterization, and selected applications, Wiley-VCH Verlag GmbH and Co. ISBN 978-3-527-80633-1

Polymerbeschichtungen sollen die Funktion oder das Aussehen von Bauteilen verbessern, indem sie die inhärenten Materialeigenschaften wie Selbstschmiereigenschaften, Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit nutzen.

Unser Programm an Beschichtungen besteht aus Rezepturen mit verschiedenen Polymermatrizen, die unterschiedliche Anforderungen an die Belastbarkeit und Betriebstemperatur sowie die Eignung in verschiedenen Medien ermöglichen.

GGB bietet Beschichtungen aus Polymeren über das gesamte Spektrum der mechanischen und thermischen Eigenschaften an, die sie zu bieten haben. Die Polymere der GGB-Beschichtungen sind Epoxid, PFA, PES, PAI, PAEK und PBI. Standardpolymere wie PE, PP, PET oder ABS kommen nicht in Frage, da sie keine ausreichenden mechanischen/thermischen Eigenschaften aufweisen, um den tribologischen Anforderungen gerecht zu werden.

Beschichtungen gibt es in organischer und anorganischer Form, wobei die gängigsten industriellen Beschichtungen entweder als polymer-, metall- oder keramikbasiert klassifiziert werden können. Tribologische Beschichtungen von GGB basieren in erster Linie auf einer sorgfältig formulierten Polymertechnologie, um die Reibung zu minimieren und ihre selbstschmierenden Eigenschaften zu nutzen.  Solche Beschichtungen sind relativ kostengünstig und können mit der herkömmlichen Sprühtechnik aufgetragen werden.  Im Gegensatz dazu erfordern Metall- und Keramikbeschichtungen eine speziellere Ausrüstung, sind teurer und eignen sich aufgrund der höheren Reibung weniger gut für tribologische Anwendungen, obwohl sie langlebiger sind und eine höhere Temperaturbeständigkeit aufweisen.

Die Oberflächenbeschichtungstechnologie bezieht sich im Allgemeinen auf das Aufbringen eines dünnen Films oder einer dünnen Schicht oder eines anderen Materials auf ein Substrat, das die Oberflächeneigenschaften in irgendeiner Weise verbessert. Die Oberflächenbeschichtung kann so gestaltet sein, dass sie einen speziellen Chemikalien- oder Korrosionsschutz bietet, die Härte und Haltbarkeit verbessert, bei Relativbewegung und Kontakt mit anderen Körpern selbstschmierende Eigenschaften aufweist oder auch nur dekorativen Zwecken dient. Die Technologie zielt darauf ab, eine effektive mechanische oder chemische Verbindung zwischen der Beschichtung und der darunter liegenden Oberfläche zu gewährleisten. Die Oberflächenbeschichtungstechnologie von GGB zielt darauf ab, die Lebensdauer beweglicher Teile zu verlängern, indem die Beschichtungsoberflächen so modifiziert werden, dass der Energieverbrauch gesenkt und die Effizienz verbessert wird, indem die Reibung minimiert wird. Das Design wird durch das selbstschmierende Verhalten vereinfacht, und die Notwendigkeit einer Schmierung durch Dritte, wie z. B. Fett oder Öl, eliminiert. Dadurch wird die Lebensdauer durch die Verringerung des Risikos von Fressschäden verlängert. Die auf diese Weise aufgetragene GGB Beschichtung dient als Trägerelement zum Schutz der teureren Substratkomponente.

UV-Schutzbeschichtungen sind im Allgemeinen Beschichtungen, die speziell zum Schutz vor den schädigenden oder alternden Auswirkungen von ultravioletter Strahlung und Sonnenlicht entwickelt und aufgetragen werden. Die Beschichtung ist so konzipiert, dass sie als Barriere wirkt, UV-Strahlen absorbiert und das Eindringen in die darunter liegende Oberfläche verhindert. Diese Technologie wird üblicherweise zur Herstellung von Schutzfilmen auf Sonnenbrillen zum Schutz der Augen oder als schützende Klarlacke verwendet, die eine Verfärbung der darunter liegenden farbigen Oberfläche verhindern, z. B. bei Autolackierungen.

Bei den meisten Polymerbeschichtungen handelt es sich um thermoplastische Polymere. Bei den thermoplastischen Polymeren sind die einzelnen Makromoleküle des Polymers verschränkt, aber noch weitgehend unabhängig voneinander. Daher zeichnen sich thermoplastische Beschichtungen durch hohe Flexibilität, gutes Dehnungsvermögen und hohe Stoßfestigkeit, aber geringere Kratzfestigkeit aus. Sie bieten einen hervorragenden Korrosionsschutz.

Einige der fortschrittlichsten Polymerbeschichtungen sind Duroplaste. Sie sind unendliche dreidimensionale Netze aus kovalent miteinander verbundenen Makromolekülen von Polymeren. Dieses dreidimensionale Netzwerk bietet eine hervorragende Beständigkeit der Polymerschichten gegen Lösungsmittel, Chemikalien und mechanische Beanspruchung. Durch ihre hohe Härte sind sie äußerst widerstandsfähig gegen Kratzer und Verschleiß. 
Duroplastische Beschichtungen werden in flüssiger Form auf ein Substrat aufgetragen und bestehen zunächst aus kurzen Molekülen, die während der Aushärtung bei einer bestimmten Temperatur miteinander vernetzt werden und durch eine irreversible chemische Reaktion ein dauerhaftes dreidimensionales Netzwerk bilden. Diese Notwendigkeit der Aushärtung spiegelt sich zwangsläufig in der Wahl des Substratmaterials wider.

Obwohl bei der Herstellung von Beschichtungen Lösungsmittel verwendet werden, sind die Polymerbeschichtungen von GGB in ihrer fertigen Form ungiftig. GGB entwickelt seine Formulierungen bewusst unter dem Aspekt der Sicherheit und vermeidet die Verwendung von verbotenen oder gesetzlich kontrollierten Substanzen. Einige der GGB Beschichtungen, wie z. B. TS650, TS651, TS652 und TS742, sind FDA-konform und können daher sicher im Kontakt mit Lebensmitteln verwendet werden.

Die Auswahl des Beschichtungssystems ist von zahlreichen Erwägungen und selbstverständlich der jeweiligen Anwendung abhängig. Aus diesem Grund bitten wir Sie auch, das Kontaktformular auszufüllen, damit unser Anwendungstechniker zusammen mit Ihnen ermitteln können, welche Lösung die beste ist.

GGB kann Teile von nur wenigen Millimetern bis zu einer maximalen Teilgröße von 5 x 2,5 x 2,5 m beschichten.  Allerdings kann es aufgrund der geometrischen Komplexität Einschränkungen geben.  

Beschichtungen können nur auf bestimmte Bereiche aufgebracht werden, indem die Flächen, die unbeschichtet bleiben sollen, maskiert werden, oder indem diese Bereiche während des Fertigungsverfahrens als zu „opfernde" Behandlungspunkte dienen. Die gesamte Komponente zu beschichten, hat jedoch den Vorteil, dass sie vollständig gegen Korrosion und chemische Angriffe geschützt und, in den meisten Fällen, auch nicht teurer ist.

Die Anforderungen an die Oberflächengüte einer zu beschichtenden Komponente sind erheblich geringer als herkömmliche Oberflächenspezifikationen für tribologische Komponenten, was potentielle Kosteneinsparungen für den Kunden bedeutet.  Die Oberflächen können vor dem Beschichten eine Rauheit von bis zu 1,6 Ra aufweisen, weil das Beschichtungsverfahren einen Oberflächenmodifizierungsschritt umfasst, um eine optimale Adhäsion zu gewährleisten.

Eine Nominaldicke von 25 µm ist der gebräuchlichste Richtwert für Flüssigsprühbeschichtungen. Einige Polymere können jedoch bis zu 50-80 µm erreichen, wenn die Viskosität und/oder die Anzahl der Durchgänge angepasst wird. Die typische Dicke und die entsprechenden Toleranzen für jede Beschichtung finden Sie in der nachstehenden Tabelle:

Bitte beachten Sie, dass sich die Toleranzen je nach Teilegeometrie und Komplexität der beschichteten Fläche ändern können (muss von Projekt zu Projekt überprüft werden). Bitte berücksichtigen Sie in diesen Fällen eine Erhöhung der Toleranz auf ±10 µm.
Die Wahl des Materials und des Verfahrens richtet sich nach den funktionalen Anforderungen. Daher hängt die beste Schichtdicke für eine bestimmte Anwendung davon ab, welches Beschichtungsmaterial und welches Verfahren gewählt wird.
 

Für das Aufbringen der Beschichtung gibt es keine Einschränkung im Hinblick auf die Tiefe, lediglich im Hinblick auf das Seitenverhältnis der besagten Bohrung/Aussparung. Als allgemeine Richtlinie gilt, dass wir bis zu einem Lochdurchmesser von 50 mm die Schichtdicke kontrollieren können, sofern das Tiefe/Durchmesser-Verhältnis nicht größer als 3 ist. Wenn die Bohrung/Aussparung eine Öffnung hat, die größer als 50 mm ist, können spezielle Spritzwerkzeuge benutzt werden, um die gesamte Länge der Bohrung/Aussparung zu erreichen und eine kontrollierte Beschichtungsdicke aufzutragen.

Eine tribologische Hochleistungsbeschichtung kann auf die meisten Substrate aufgebracht werden, unter anderem auf Metalle, Polymere und Verbundstoffe, und zwar unabhängig von Kontur oder Form. Die Realisierbarkeit der Beschichtung wird von den thermischen und chemischen Eigenschaften des Substrats bestimmt, weil es den Aufbringungs- und Aushärtungsprozess überstehen muss.

Beschichtungen sind speziell dafür vorgesehen, die Reibung zwischen zwei in relativer Bewegung zueinander befindlichen Oberflächen zu verringern. TriboShield®-Beschichtungen sind selbstschmierend und somit speziell für geringe Reibung und gute Verschleißbeständigkeit konzipiert.

Für bestimmte Anwendungen kann GGB auch reibwerterhöhende Beschichtungen formulieren, die als Hauptmerkmal aber weiterhin eine geringe Verschleißrate aufweisen.

Wir haben eine Reihe von Polymerbeschichtungen, die FDA-konform sind. Die eigentliche Zulassung wird für jede einzelne Anwendung erteilt und bedarf eines speziellen Zertifizierungsverfahrens, das von einem unabhängigen Labor durchgeführt wird.

Der Gewichtsunterschied zwischen Beschichtung und Gleitlager ist vernachlässigbar, so dass wir die Tatsache, dass die Beschichtung direkt auf leichte Werkstoffe wie Aluminium, Magnesium oder Titan aufgebracht werden kann, nicht speziell betonen sollten. 

In vielen Fällen werden die Beschichtungen direkt auf das Bauteil des Kunden aufgebracht, wodurch die Montage entfällt und die Stückliste vereinfacht wird. Das zu beschichtende Bauteil benötigt keine Feinbearbeitung und es kann eine Rauheit von 1,6 µm Ra eingehalten werden. Darüber hinaus kann auch das übliche Härten und/oder Polieren der Oberflächen entfallen.

Polymere bieten im Allgemeinen eine wirksame Barriere gegen Korrosion oder chemische Beschädigung. Durch die Beschichtung des gesamten Teils kann die Beschichtung potenziell sowohl Ihre tribologischen als auch Ihre chemischen Beständigkeitsanforderungen erfüllen. Die Dämpfungseigenschaften von Polymerbeschichtungen können auch dazu beitragen, Lärm, Vibrationen und Härte zu reduzieren, was zu einem ruhigeren Betrieb führt.

Ja. 

Fast alle unsere Beschichtungen bieten elektrische Isolierung in unterschiedlichem Ausmaß, was mit der Teilegeometrie, der Schichtdicke und der Durchschlagfestigkeit der jeweiligen Beschichtung zusammenhängt. Eine Ausnahme bildet TS742, eine statisch ableitende Beschichtung, was bedeutet, dass sie von Natur aus leitfähig ist.
 

Nur TS742 bietet statisch ableitende Eigenschaften und leitet daher Strom, ~104 Ohm Oberflächenwiderstand.
 

Die Farben unserer Beschichtungen sind schwarz (TS225, TS650, TS652, TS741, TS742) und dunkelbraun (TS651, TS801). Um die Farbe zu ändern, ist eine neue Rezepturentwicklung erforderlich, die mit einem Experten besprochen werden muss.
 

Derzeit werden die folgenden Aushärtungszyklen für die Beschichtungen von GGB durchgeführt:

* Die angegebenen Temperaturen beziehen sich auf die Substrattemperatur während des Aushärtungsprozesses.

Ja, aber das hängt von der Beschichtung und dem Schmelzpunkt des Kunststoffsubstrats ab.  Die Beschichtung muss ausgehärtet werden. Handelt es sich bei der Beschichtung oder dem Kunststoffsubstrat um einen Thermoplast, muss die Aushärtungstemperatur mit der Schmelztemperatur des Substrats kompatibel sein. Bei einer duroplastischen Beschichtung kann die Aushärtung jedoch so gesteuert werden, dass die Temperatur innerhalb eines vernünftigen Bereichs bleibt, was mehr Möglichkeiten bietet. Wir haben gezeigt, dass faserverstärktes Verbundmaterial mit einer Epoxidbeschichtung versehen werden kann, wenn dies für den Außendurchmesser erforderlich ist.
 

Der "beschichtete/funktionale Bereich" ist der Bereich, in dem die Beschichtung im Rahmen der in der Zeichnung definierten Beschichtungsanforderungen aufgetragen wird.
Der "Bereich mit möglichem Overspray" ist der Bereich, in dem sich aufgrund des Sprühvorgangs einige Beschichtungsspuren befinden können. Es ist wichtig, sicherzustellen, dass dieser Overspray die endgültige Leistung des beschichteten Bauteils nicht beeinträchtigt.
Der "beschichtete Bereich ohne Schichtdickenkontrolle" ist der Bereich, in dem die Beschichtung aufgetragen wird, aber keine besonderen tribologischen Anforderungen bestehen, so dass eine Kontrolle der aufgetragenen Schichtdicke nicht erforderlich ist.
Der " abgedeckte Bereich " ist der Bereich, in dem keine Spuren der Beschichtung vorhanden sein sollten, da die Funktionalität des Teils beeinträchtigt werden könnte.
 

Nein.
Wenn es sich um ein rein tribologisches Problem handelt, genügt es, die Beschichtung auf den Bereich aufzutragen, der die Gleitfläche darstellt.  Es ist jedoch zu beachten, dass die Beschränkung der Beschichtung auf eine bestimmte Fläche Folgen haben kann: 

• Risiko von Overspray auf der nicht bezeichneten Gleitfläche (dies sollte immer vom Kunden als akzeptabel überprüft werden):
• Notwendigkeit von Abdeckungen, die mühsam und kostspielig sein können. Oft kann es billiger sein, das gesamte Bauteil zu beschichten, als es zu verdecken.
• Bedarf an speziellen Trägerwerkzeugen (Kostenauswirkungen):
• Wenn die gleitende Komponente korrosionsgefährdet oder chemikalienbeständig ist, kann es sinnvoll sein, die gesamte Komponente zu beschichten, da die meisten Beschichtungen von GGB eine wirksame Barriere gegen Korrosion oder chemische Angriffe bieten. Im letzteren Fall muss man darauf achten, wie das Bauteil während der Beschichtung gehalten wird.

Bei den genannten Materialien handelt es sich um alle Metalle außer hochkupferhaltigen Legierungen und einigen Kunststoffen. Es können jedoch auch andere Substrate in Betracht gezogen werden. Der erste Faktor, den es zu berücksichtigen gilt, ist die Art der Beschichtung, da diese die Aushärtungstemperatur sowie die Temperatur und Dauer der Einwirkung auf das Substrat während des Beschichtungsprozesses bestimmt.  Mit anderen Worten: Das Substrat muss diesem Wärmezyklus standhalten können, ohne dass die wichtigsten Eigenschaften des Bauteils beeinträchtigt werden. Sie sollten den Kunden routinemäßig darüber informieren, dass sein Substrat hohen Temperaturen ausgesetzt sein wird.
 

Ja.
Die meisten Beschichtungssysteme erfordern eine höhere Aushärtungstemperatur, die zwischen 200°C und 420°C liegen kann, und zwar für bis zu 25 Minuten. Diese Einwirkung wirkt wie ein Glühvorgang und muss bei der Planung einer Beschichtung berücksichtigt werden.

 

Ja, durch Pyrolyse oder Oberflächenbehandlungen wie Strahlen oder Laserreinigung.  
Dabei ist zu beachten, dass bei jeder Entfernung der Beschichtung durch das Strahlen auch eine geringe Dicke des Substrats abgetragen wird. Dies führt dazu, dass das Entfernen/Wiederauftragen der Beschichtung nur eine begrenzte Anzahl von Malen durchgeführt werden kann, bevor es sich auf die endgültigen Abmessungen des beschichteten Teils auswirkt.