Was ist Industrielackierung und wie wird Farbe aufgetragen? (1)

1. Malerei

-Definition: Lackieren ist ein Oberbegriff für Vorgänge, die durchgeführt werden, um mit Farbe einen Beschichtungsfilm zu erzeugen, der dazu dient, die Oberfläche eines Objekts zum Schutz und zur ästhetischen Verbesserung usw. zu bedecken.

-Zweck: Der Zweck des Lackierens besteht nicht nur in der Ästhetik, sondern auch im Schutz und damit in der Verbesserung der Produktqualität.

1) Schutz: Die meisten Hauptbestandteile von Automobilen sind Stahlbleche. Wenn ein Fahrzeug mit Stahlblech als Karosserie gefertigt ist, reagiert dieses mit Feuchtigkeit oder Sauerstoff in der Luft und bildet Rost. Der Hauptzweck der Lackierung besteht darin, das Fahrzeug vor diesem Rost zu schützen.

2) Ästhetik: Die Form eines Autos weist verschiedene Oberflächen und Linien auf, darunter dreidimensionale, ebene, gekrümmte und gerade Linien. Durch die Lackierung eines so komplexen Objekts entsteht ein Farbgefühl, das die Form des Autos aufgreift und gleichzeitig dessen Ästhetik verbessert.

3) Verbesserung der Marktfähigkeit: Derzeit sind verschiedene Fahrzeugtypen auf dem Markt erhältlich. Vergleicht man jedoch Fahrzeuge mit einheitlicher Form und gleicher Funktion, beispielsweise mit Zweifarblackierung, so wirkt ein Fahrzeug wertvoller. Daher ist es ein weiteres Ziel, den Wert des Produkts durch Lackierung zu steigern. Darüber hinaus ist die Langlebigkeit der Fahrzeugaußenhülle aufgrund der rasanten Umweltveränderungen der letzten Zeit unerlässlich. So steigt beispielsweise die Nachfrage nach Funktionslacken, die Schäden am Lackfilm durch sauren Regen und den Glanzverlust durch die Bürsten automatischer Waschanlagen verhindern und somit die Marktfähigkeit verbessern.Je nach Anforderungen an die Beschichtungsqualität werden sowohl automatische als auch manuelle Lackierverfahren eingesetzt.

2. Zusammensetzung der FarbeZusammensetzung der Farbe: Die Farbe ist eine viskose Flüssigkeit, in der die drei Komponenten Pigment, Harz und Lösungsmittel gleichmäßig vermischt (dispergiert) sind.

Pigment: Ein farbiges Pulver, das sich weder in Lösungsmitteln noch in Wasser löst. Im Gegensatz zu Farbstoffen sind Pigmente als Partikel dispergiert und unlöslich. Die Partikelgröße reicht von wenigen Mikrometern bis zu mehreren zehn Mikrometern. Pigmente existieren in verschiedenen Formen, z. B. kreisförmig, stäbchenförmig, nadelförmig oder flockig. Sie verleihen Beschichtungen Farbe und Deckkraft und werden in anorganische und organische Pigmente unterteilt. Pigmente, Polierpigmente und Füllpigmente werden verwendet, um die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern. Farblose und transparente Farben, sogenannte Klarlacke, enthalten keine Pigmente.

Es dient dazu, dem Beschichtungsfilm mehr Glanz zu verleihen.

1) Funktion des Pigments

* Farbpigmente: Farbverleihung, Deckkraft

Anorganische Pigmente: Hierbei handelt es sich hauptsächlich um natürliche Pigmente wie Weiß, Gelb und Rotbraun. Sie bestehen aus Metallverbindungen wie Zink, Titan, Blei, Eisen, Kupfer usw. Im Allgemeinen weisen sie eine ausgezeichnete Witterungs- und Hitzebeständigkeit sowie Deckkraft auf, sind aber hinsichtlich der Farbbrillanz nicht so gut wie organische Pigmente. Für Autolacke werden ausschließlich anorganische Pigmente verwendet. Darüber hinaus werden aus Gründen des Umweltschutzes derzeit keine Pigmente eingesetzt, die schädliche Schwermetalle wie Cadmium und Chrom enthalten.

Organische Pigmente werden durch organische Synthese mittels periodischer chemischer Reaktionen hergestellt und bestehen aus Metallverbindungen oder sind natürlichen Ursprungs. Ihre Deckkraft ist im Allgemeinen nicht sehr gut, aber da sie klare Farben erzeugen, werden sie häufig für die Lackierung von Fahrzeugaußenflächen mit leuchtenden Uni-, Metallic- und Glimmerfarben verwendet.

* Rostschutzpigment: Verhinderung von Rost

* Streckmittelpigment: Es kann ein harter Beschichtungsfilm erzielt werden, der die Zersetzung des Beschichtungsfilms verhindert und die Haltbarkeit verbessert.

Harz: Eine transparente Flüssigkeit, die das Pigment mit den Farbstoffen verbindet und dem Beschichtungsfilm Glanz, Härte und Haftung verleiht. Es wird auch als Bindemittel bezeichnet. Die Trocknungseigenschaften und die Haltbarkeit des Beschichtungsfilms hängen maßgeblich von den Eigenschaften des Harzes ab.

1) Natürliches Harz: Es wird hauptsächlich aus Pflanzen gewonnen oder abgesondert und dient zur Herstellung von Farben wie Ölfarben, Firnlacken und Lacken.

2) Kunstharz: Dies ist ein Oberbegriff für Harze, die durch chemische Reaktionen aus verschiedenen Rohstoffen synthetisiert werden. Es handelt sich um organische Verbindungen mit einem im Vergleich zu Naturharzen sehr hohen Molekulargewicht. Kunstharze werden zudem in thermoplastische Harze (werden beim Erhitzen weich und schmelzen) und duroplastische Harze (härten durch chemische Reaktion unter Wärmeeinwirkung aus und werden auch nach dem Abkühlen beim erneuten Erhitzen nicht weich und schmelzen) unterteilt.

Lösungsmittel: Es handelt sich um eine transparente Flüssigkeit, die das Harz anlöst, sodass sich Pigment und Harz leicht vermischen lassen. Nach dem Lackieren verdunstet es wie ein Verdünner und hinterlässt keine Rückstände auf dem Lackfilm.

CKunstmalerei

1. Überblick und Definition von FarbenAutolacke haben im Hinblick auf Rostschutz und optische Eigenschaften maßgeblich zur Steigerung der Marktfähigkeit von Automobilen beigetragen, indem sie die jeweils neuesten Technologien nutzten. Die folgenden Qualitätsmerkmale, Lacke und Beschichtungssysteme sind darauf ausgelegt, diese Beschichtungseigenschaften möglichst wirtschaftlich zu erzielen.

Lacke sind im Allgemeinen fließfähig und lassen sich auf die Oberfläche des zu beschichtenden Objekts auftragen. Durch Trocknungs- und Aushärtungsprozesse bildet sich ein durchgehender Film (Beschichtungsfilm). Je nach den physikalischen und chemischen Eigenschaften des so entstehenden Beschichtungsfilms erhält das zu beschichtende Objekt Rostschutz und Elastizität.

2. AutolackierverfahrenUm die gewünschte Lackqualität des Fahrzeugs auf wirtschaftlichste Weise zu erzielen, werden Lackierprozess und -spezifikationen festgelegt und den einzelnen Prozessschritten jeweils wichtige Qualitätsmerkmale zugeordnet. Da die Eigenschaften des Lackfilms zudem von der Verarbeitbarkeit des Prozesses abhängen, wird der in jedem Prozessschritt verwendete Lack so konzipiert, dass die jeweilige Hauptfunktion unter Berücksichtigung der Prozessbedingungen maximiert wird.Der Auftrag wird in der Lackiererei streng kontrolliert.

Das oben beschriebene Verfahren ist ein 3- oder 4-Schicht-Beschichtungssystem, das üblicherweise für die Lackierung von Karosserieteilen eingesetzt wird. Der in jedem Arbeitsgang erzeugte Beschichtungsfilm erfüllt die später beschriebenen Funktionen und bestimmt die Lackqualität von Automobilen als Gesamtsystem. Bei Lkw und leichten Nutzfahrzeugen kommt mitunter ein 2-Schicht-Beschichtungssystem zum Einsatz, bei dem ein Zwischenschritt entfällt. Auch bei Oberklassefahrzeugen lässt sich durch zweimaliges Auftragen der Zwischen- oder Deckschicht eine höhere Qualität erzielen.

Kürzlich wurde außerdem ein Verfahren zur Reduzierung der Beschichtungskosten durch Integration der mittleren und oberen Beschichtungsprozesse untersucht und angewendet.

Oberflächenbehandlungsverfahren: Es verbessert den Rostschutz, indem es die Korrosionsreaktion des Metalls hemmt und die Haftung zwischen der Grundierung (galvanisch abgeschiedener Film) und dem Material (Substrat) verstärkt. Zinkphosphat ist derzeit der Hauptbestandteil des Films, und das Tauchverfahren ist weit verbreitet, da es auch Teile mit komplexen Strukturen ausreichend behandeln kann. Insbesondere bei der kationischen Elektroabscheidung werden neben Zink weitere Metalle wie Eisen, Nickel und Mangan in die Beschichtung eingemischt, um die Korrosionsbeständigkeit weiter zu verbessern.

- Elektrotauchlackierung (Kathion-Elektrotauchlack): Unterbodenschutzlacke dienen hauptsächlich dem Rostschutz. Neben hervorragenden Rostschutzeigenschaften bietet kationische Elektrotauchlacke auf Epoxidharzbasis folgende Vorteile für den Kfz-Unterbodenschutz: ① Kein Ablösen des Zinkphosphatfilms während der Elektrotauchlackierung. ② Hemmende Wirkung der Korrosionsreaktion aufgrund der Basizität der Harzstruktur. ③ Hervorragender Rostschutz durch Haftungserhaltung dank hoher Alkalibeständigkeit des Epoxidharzes.

1) Vorteile der kationischen Elektroabscheidung

* Selbst komplexe Formen können mit einer gleichmäßigen Schichtdicke beschichtet werden.

* Ausgezeichnete Penetrationseigenschaften auch in komplexe Bauteile und Verbindungen.

* Automatische Lackierung

* Einfache Wartung und Verwaltung der Anlage.

* Gute Lackierbarkeit.

* Es kann ein geschlossenes UF-Wasserwaschsystem eingesetzt werden (geringerer Farbverlust und geringere Abwasserbelastung).

* Geringer Lösungsmittelgehalt und geringe Luftverschmutzung.

* Es handelt sich um eine Farbe auf Wasserbasis, daher besteht nur geringe Brandgefahr.

2) Kationische Elektrotauchlackierung: Im Allgemeinen handelt es sich um ein Polyaminoharz, das durch Zugabe von primären bis quaternären Aminen zu einem Epoxidharz hergestellt wird. Es wird mit Säure (Essigsäure) neutralisiert, um es wasserlöslich zu machen. Die Aushärtung des Beschichtungsfilms erfolgt durch eine Urethan-Vernetzungsreaktion mit blockiertem Isocyanat als Härter.

3) Verbesserung der Funktion von Elektrotauchlacken: Sie werden weltweit als Grundierung für Automobile eingesetzt, doch Forschung und Entwicklung zielen darauf ab, nicht nur die Korrosionsbeständigkeit des gesamten Automobils, sondern auch die Qualität des Lackauftrags zu verbessern.

* Rostschutzfunktion/Schutzschicht

Los geht's. Absolut hervorragende Beschichtungseigenschaften, Dichtigkeit der Fugen, Abriebfestigkeit.

Sie. Eigenschaften von rostbeständigem Stahlblech (wasserabweisende Haftung, Schleuderfestigkeit)

Niedrigtemperaturhärtung (Verbesserte Rostbeständigkeit von gummierten Teilen usw.)

* Kosmetische Funktion/dekorativ

Los geht's. Beschichtungseigenschaften der Stahlplattenrauheit (trägt zur Verbesserung der Glätte und des Glanzes usw. bei).

Sie. Vergilbungsbeständigkeit (Hemmung der Vergilbung von weißem Decklack)

Zwischenanstrich: Der Zwischenanstrich dient der Optimierung des Rostschutzes durch die Grundierung (Elektrotauchlackierung) und der Deckkraft der Decklackierung und verbessert die Lackqualität des gesamten Anstrichsystems. Darüber hinaus trägt der Zwischenanstrich dazu bei, Lackfehler zu reduzieren, da er die unvermeidbaren Mängel der Grundierung (Kratzer, Staubanhaftungen usw.) während des eigentlichen Anstrichvorgangs teilweise abdeckt.

Der Zwischenanstrich ist ein Typ, der ölfreies Polyesterharz als Basisharz verwendet und durch die Zugabe von Melaminharz und neuerdings auch Urethan (Bl) wärmehärtet. Um die Abplatzbeständigkeit zu verbessern, wird in der Zwischenphase des Voranstrichs mitunter eine Abplatzgrundierung im Nass-in-Nass-Verfahren aufgetragen.

1) Haltbarkeit der Zwischenbeschichtung

* Wasserbeständigkeit: geringe Saugfähigkeit und hemmt die Blasenbildung

* Absplitterungsbeständigkeit: Absorbiert die Aufprallenergie beim Steinwurf und reduziert die Beschädigung des Beschichtungsfilms, was zu Geräuschen führt und das Auftreten von Schorfkorrosion unterdrückt.

* Witterungsbeständigkeit: Geringere Beeinträchtigung durch UV-Strahlung und Unterdrückung des Abblätterns der Deckschicht bei Witterungseinflüssen.

2) Verputzfunktion der Zwischenschicht

* Grundierungseigenschaft: Trägt zur Glättung der fertigen Außenfläche bei, indem die Oberflächenrauheit der galvanischen Abscheidung abgedeckt wird.

* Lösungsmittelbeständigkeit: Durch die Unterdrückung des Quellens und Auflösens der Zwischenschicht gegenüber dem Lösungsmittel der Deckschicht wird eine hohe Kontrastqualität erzielt.

* Farbanpassung: Die Zwischenschicht ist normalerweise grau, aber seit Kurzem ist es möglich, durch Einfärben (Farbversiegelung) einen Decklack mit geringer Deckkraft aufzutragen.

3) Zwischenanstrich

*Anforderungen an die Zwischenbeschichtung: Abplatzfestigkeit, Deckkraft des Grundanstrichs, Haftung auf der galvanisch abgeschiedenen Schicht, Glätte, Lichtechtheit, Haftung auf dem Deckanstrich, Lichtbeständigkeit

Decklack: Die wichtigste Funktion des Decklacks besteht darin, kosmetische Eigenschaften zu verleihen sowie diese zu schützen und zu erhalten. Zu den Qualitätsmerkmalen gehören Farbe, Oberflächenglätte, Glanz und Bildqualität (die Fähigkeit, das Bild eines Objekts im Lackfilm klar darzustellen). Darüber hinaus muss der Decklack die Ästhetik des Fahrzeugs über einen langen Zeitraum schützen und erhalten.

Decklack: Die wichtigste Funktion des Decklacks besteht darin, kosmetische Eigenschaften zu verleihen sowie diese zu schützen und zu erhalten. Zu den Qualitätsmerkmalen gehören Farbe, Oberflächenglätte, Glanz und Bildqualität (die Fähigkeit, das Bild eines Objekts im Lackfilm klar darzustellen). Darüber hinaus muss der Decklack die Ästhetik des Fahrzeugs über einen langen Zeitraum schützen und erhalten.

1) Decklack: Farben werden nach der Pigmentbasis des Anstrichs klassifiziert und im Wesentlichen in Glimmerfarben, Metallicfarben und Volltonfarben unterteilt, je nachdem, ob Flockenpigmente wie beispielsweise Aluminiumpulverflocken verwendet werden.

* Äußerliche Qualität: Glätte, Glanz, Lebendigkeit, Bodenbeschaffenheit

* Haltbarkeit: Glanzerhalt und -schutz, Farbveränderung, Ausbleichen

* Haftung: Überlackierungshaftung, Zweifarbhaftung, Haftung mit Medium

* Lösungsmittelbeständigkeit

* Chemische Beständigkeit

* Funktionale Eigenschaften: Beständigkeit gegen Autowäschen, Säureregen und Abrieb

2) Umweltfreundliche Farbe

　　　* Hochfester Lack: Dieser hochfeste Lack erfüllt die VOC-Richtlinien (flüchtige organische Verbindungen) und zeichnet sich durch einen reduzierten Einsatz organischer Lösungsmittel aus. Er bietet eine hervorragende Bodenbeschaffenheit und verwendet Harze mit niedrigem Molekulargewicht.

* Wasserbasierter Lack: Dieser Lack minimiert den Einsatz organischer Lösungsmittel und verwendet Wasser (Reinstwasser) als Verdünner. Charakteristisch für diesen Lack ist eine Vorwärmanlage (IR-Vorwärmung) zur Verdampfung des Wassers, was einen Anlagenumbau erforderlich macht. Zudem benötigt das Spritzgerät ein Elektrodenverfahren für wasserbasierte Lacke.

3) Funktionsfarbe

* CCS (Complex Crosslinking System, Lack mit komplexer Vernetzung): Es handelt sich um eine Art Urethan- (Isocyanat-) oder Silanharz, bei dem ein Teil des Melaminharzes, das im Acryl/Melaminharzsystem anfällig für sauren Regen ist, ersetzt wird, wodurch die Säurebeständigkeit und Kratzfestigkeit verbessert werden.

* NCS (New Crosslinking System, New Crosslinking Type Paint): Melaminfreie Farbe, hergestellt durch Säure-Epoxid-Härtung auf Acrylharz. Sie zeichnet sich durch hervorragende Säure-, Kratz- und Fleckenbeständigkeit aus.

- Verarbeitbarkeit des Decklacks: Um eine gute Reproduzierbarkeit des gewünschten Decklacks wirtschaftlich zu erreichen, ist eine gute Verarbeitbarkeit des Lacks (Zerstäubung, Fließfähigkeit, Porenfreiheit, Glätte usw.) unerlässlich. Hierfür ist es wichtig, das Viskositätsverhalten während des Mehrschichtbildungsprozesses vom Lackieren bis zum Einbrennen und Aushärten anzupassen. Die Umgebungsbedingungen in der Lackierkabine, wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit, spielen ebenfalls eine wichtige Rolle.

1) Viskosität des Harzes: Molekulargewicht, Kompatibilität (Löslichkeitsparameter: SP-Wert)

2) Pigment: Ölabsorption, Pigmentkonzentration (PWC), dispergierte Partikelgröße

3) Zusatzstoffe: Viskositätsmittel, Verlaufsmittel, Entschäumer, Farbtrennungshemmer usw.

4) Aushärtungsgeschwindigkeit: Konzentration der funktionellen Gruppen im Basisharz, Reaktivität des Vernetzungsmittels

Darüber hinaus hat die Dicke des Beschichtungsfilms einen großen Einfluss auf das Erscheinungsbild der Deckschicht. Neuere strukturelle Viskositätsmittel wie Mikrogele ermöglichen es, sowohl Fließfähigkeit als auch Verlaufseigenschaften zu erzielen, und die Oberflächenqualität wird durch Dickschichtbeschichtung verbessert.

​

- Witterungsbeständigkeit der Decklackierung: Obwohl Automobile verschiedenen Umgebungen ausgesetzt sind, wirkt auf die Decklackierung Licht, Wasser, Sauerstoff, Hitze usw. ein. Dadurch treten eine Reihe ungünstiger Phänomene auf, die die Ästhetik beeinträchtigen.

1) Optische Phänomene

* Glanzverlust: Die Oberflächenglätte des Beschichtungsfilms wird beeinträchtigt, und die diffuse Lichtreflexion nimmt zu. Die Zusammensetzung des Harzes ist wichtig, aber auch das Pigment hat Einfluss.

* Verfärbung: Der Farbton der ursprünglichen Beschichtung verändert sich mit der Alterung der Pigmente bzw. Harze im Beschichtungsfilm. Für Anwendungen im Automobilbereich sollte ein möglichst witterungsbeständiges Pigment gewählt werden.

2) mechanische Phänomene

* Risse: Aufgrund von Veränderungen der physikalischen Eigenschaften des Beschichtungsfilms durch Photooxidation oder Hydrolyse (z. B. verringerte Dehnung, Haftung) und innere Spannungen können Risse in der Oberflächenschicht oder im gesamten Beschichtungsfilm auftreten. Dies betrifft insbesondere metallische Klarlacke. Neben der Anpassung der physikalischen Eigenschaften des Beschichtungsfilms durch die Verwendung einer Acrylharzzusammensetzung ist die Anwendung eines UV-Absorbers und eines Antioxidans wirksam.

* Ablösen: Der Beschichtungsfilm löst sich teilweise ab aufgrund einer verminderten Haftung des Beschichtungsfilms oder einer verminderten rheologischen Eigenschaften sowie der Einwirkung äußerer Kräfte wie Spritzwasser oder Vibrationen von Steinen.

3) chemisches Phänomen

* Verschmutzungen: Wenn Ruß, Insektenreste oder saurer Regen auf der Oberfläche des Lackfilms haften bleiben, entstehen Flecken und Verfärbungen. Es ist notwendig, ein kratzfestes und alkalibeständiges Pigment und Harz zu verwenden. Einer der Gründe für die Klarlackierung von Metallic-Lackierungen ist der Schutz des Aluminiumpulvers.

Zukünftige Herausforderungen für Decklacke: Ästhetik und Design gewinnen zunehmend an Bedeutung für die Verbesserung der kommerziellen Eigenschaften von Automobilen. Neben der Anpassung an die sich wandelnden Anforderungen und die veränderten Materialeigenschaften, beispielsweise von Kunststoffen, müssen auch gesellschaftliche Anforderungen wie die Belastung der Fahrzeugumgebung und die Reduzierung der Luftverschmutzung berücksichtigt werden. Vor diesem Hintergrund werden verschiedene Decklacke für das nächste Automobilmodell in Betracht gezogen.

Betrachten wir die typischen Lackierverfahren für Automobile genauer und sehen wir uns an, wo Wärme- und Stofftransport eine wichtige Rolle spielen. Der allgemeine Lackierprozess für Automobile ist wie folgt.

① Vorbehandlung

② Elektrochemische Abscheidung (Grundierung)

③ Versiegelungsanstrich

④ Unterbeschichtung

⑤ Wachsmalerei

⑥ Anti-Chip-Primer

⑦ Primer

⑧ Decklack

⑨ Beseitigung von Defekten und Polieren

Der Automobilherstellungsprozess dauert etwa 20 Stunden, wovon die oben genannten Prozesse etwa 10 Stunden in Anspruch nehmen. Zu den wichtigsten Prozessschritten zählen die Vorbehandlung, die galvanische Beschichtung (Grundierung), die Grundierung und die Decklackierung. Im Folgenden werden diese Prozesse näher erläutert.