Reinigunggsempfehlungen

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Abschrift aus: H. Pfeifer Institut für Oberflächentechnik GmbH, Schwäbisch Gmünd

WARTUNG, REINIGUNG UND PFLEGE VON MIT METALLIC-PULVERLACKEN BESCHICHTETEN OBERFLÄCHEN

Berichte aus Labor und Praxis

1. EINLEITUNG

Seit mehr als 8 Jahren nimmt die Stückbeschichtung von Aluminium und Stahl mit Metallic-Pulverlacken zu. Derzeit werden, so eine vor kurzem durchgeführte Umfrage, zwischen 20 und 40 % aller Aufträge für den Architekturbereich mit Metallic-Farben vorgenommen. Auch ist bereits eine Tendenz zu bunten Metallic-Farben festzustellen. Die ersten Probleme bei den Metallic-Pulverlacken tauchten im Zusammenhang mit der Applikation auf. Dazu zählten unter anderem die Ausbildung von Streifen, hervorgerufen durch ungünstige Einstellungen der elektrostatischen Pulverpistolen und das Auftreten von Farbnuancen, hervorgerufen zum einen durch ein Entmischen der Pulverlacke, zum anderen durch eine unregelmäßige Zugabe von Frischpulver während des Beschichtungsvorganges. Die hier genannten Probleme konnten durch eine vernünftige Informationspolitik der Pulverlack-Anbieter zwischenzeitlich gelöst werden und auch die meisten Lohnbeschichtungsbetriebe kennen die Applikationsbedingungen, so daß im Verhältnis zu der genannten Menge nur sehr wenig Reklamationen bekannt werden.

Bereits vor etwa 4 Jahren deutete sich eine andere Problematik an, nämlich die Reinigung und Pflege von einschichtigen Metallic-Oberflächen. Bei einer Reinigung einer bereits mehrjährig bewitterten Metallfassade ließen sich konstruktiv bedingte Ablaufspuren und festhaftende Schmutzablagerungen nicht mehr beseitigen, ohne eine örtliche Farbveränderung zu bewirken.

2. WARUM WARTUNG UND PFLEGE?

Wenn heute ein Teil mit einer Pulverbeschichtung versehen wird, zählt neben den geforderten Eigenschaften hinsichtlich Glanz- und Farbton auch, insbesondere bei langlebigen Wirtschaftsgütern wie Metallfassaden und Fensterelemente, mit einer Standzeit von 25 bis 35 Jahren die Reinigungsfähigkeit. Ein weiteres Kriterium war bisher bei den unifarbenen Pulverlacken die Witterungsbeständigkeit, teilweise festgelegt über Güte- und Prüfbestimmungen, zum Beispiel der GSB International oder auch der QUALICOAT-Qualitätsorganisationen. Um ein gewünschtes dekoratives Aussehen über Jahre hinweg zu erhalten, wurde bisher auf die Verwendung geeigneter Reinigungs- und Pflegemittel der Gütegemeinschaft für die Reinigung von Metallfassaden e.V. (RAL GZ 632) hingewiesen oder auch auf eigene Reinigungsmittel, wenn diese von den entsprechenden Pulverlackherstellern abgeprüft waren. Mit diesen Produkten war es möglich, neben den korrosionsauslösenden Stoffen auch Verwitterungsprodukte (Zersetzungsprodukte des Lackfilms) zu beseitigen und dabei das dekorative Aussehen herzustellen.

Diese Forderung deckt sich auch mit dem Bauproduktengesetz, das auf die Instandhaltung derartiger Bauteile hinweist. Das Produkthaftungsgesetz nimmt den Hersteller in die Pflicht, den Nutzer auf die Wartung und Pflege im Rahmen der geplanten Nutzungszeit hinzuweisen und bei Nichtbeachtung oder nicht erfolgter Produktwartung Qualitätsansprüche auszuschließen. Im Architekturbereich hat dazu der Verband der Fenster- und Fassadenhersteller und auch demnächst der europäische Verband EUROWINDOR entsprechende Merkblätter ausgearbeitet, zum Beispiel

WP.01: Warten und Pflegen:
Gewährleistung und Produkthaftung

WP.02: Warten und Pflegen:
Maßnahmen und Unterlagen

WP.05: Warten und Pflegen:
Reinigung von organisch beschichteten (lackierten) Aluminiumbauteilen.

Diese Merkblätter, zu beziehen beim Verband der Fenster- und Fassadenhersteller e.V. in Frankfurt, Bockenheimer Anlage 13, 60322 Frankfurt, sollen dazu dienen, sowohl den Produzenten als auch den späteren Nutzer der Bauteile die erforderlichen Informationen zu übermitteln.

3. REINIGUNG UND PFLEGE VON METALLIC-PULVERLACKEN

3.1 Einteilung der Mittel

Die Gütegemeinschaft für die Reinigung von Metallfassaden e.V. (GRM) hat in ihren gültigen Güte- und Prüfbestimmungen die Mittel nach festgelegten Kriterien eingeordnet. Dabei wurde bisher nur die Verträglichkeit mit den zu reinigenden Oberflächen geprüft, nicht aber die Wirksamkeit. Eine entsprechende Auswahl regelt der Markt. Eine entsprechende Einteilung ist nachfolgend aufgeführt:

3.1.1. Physikalisch wirkende Mittel

Dazu zählen Tenside. Sie sind in fast allen Reinigungsmitteln enthalten. In ihrem Aufbau haben sie einen hydrophilen (wasserfreundlichen), ölfeindlichen (lipophoben) Teil und einen hydrophoben (wasserfeindlichen), ölfreundlichen (lipophilen) Teil. Diese Tenside sind grenzflächenaktiv, das heißt, sie lagern sich an Oberflächen an. Gleichzeitig setzen sie die Oberflächenspannung des Wassers herab. Sie können und Öle und Fettschmutz emulgieren (Emulsion = Feinstverteilung von 2 ineinander unlöslichen Flüssigkeiten, z.B. Wasser und Öl), feste, in Wasser unlösliche Teilchen, wie z.B. Staub werden in Wasser dispergiert (Dispersion = Feinstverteilung) bzw. bilden eine Suspension (Feinstverteilung von kleinsten unlöslichen, festen Stoffen in einer Flüssigkeit). Durch den physikalischen Vorgang kommt es zu einem Ablösen der Öl- und Fettschmutzpartikel sowie zu einem Dispergieren von festhaftenden Schmutzpartikeln.

3.1.2. Mechanisch wirkende Mittel

Abb. 1

Neben den bereits erwähnten Tensiden enthalten sie organische Lösemittel, die ebenfalls die Eigenschaften der Tenside unterstützen, sowie feinste Polierstoffe auf der Basis von Bimsmehl. Beim Benetzen der Oberfläche erfolgt zuerst die Dispergierung und Emulgierung von Öl und Fettschmutz durch die bereits erwähnten Tenside und beim Verreiben des Polierstoffes ein mechanischer Abtrag, sowohl der noch fest haftenden Schmutzpartikel als auch der zersetzten Lackbestandteile (Kreidungsprodukte). Der mechanische Abtragungseffekt ist in der nebenstehenden Abb. 1 wiedergegeben

Abb. 1: Die Form der Schleifkörper hat entscheidenden Einfluß auf den Reinigungserfolg sowie auf das Verhalten gegenüber der Oberfläche.

3.1.3. Konservierungsmittel

Die Konservierungsmittel dienen dazu, durch ihre schmutzabweisende Wirkung das Einschmutzungsverhalten über eine entsprechende Bewitterungszeit deutlich zu reduzieren. Meistens handelt es sich um Silikon-Wachse, die in einem organischen Lösemittel gelöst oder als wässrige Emulsion angeboten werden. Beim Auftragen der Emulsion kommt es durch das Abdunsten der flüssigen Phase zu einem dünnen Belag, der mechanisch noch gleichmäßig über ein weiches Tuch verteilt wird. Ein sehr glatter Film führt zu einem Erhöhen des Glanzgrades (temporärer Vorgang) und auch teilweise zu einem Abdecken von Flecken oder anderen optisch sichtbaren Unregelmäßigkeiten. Die meisten handelsüblichen Produkte besitzen je nach Bewitterungsstandard eine Standzeit von bis zu 1 Jahr.

4. PROBLEME BEI DER REINIGUNG UND PFLEGE
VON METALLIC-PULVERLACKEN

Abb. 2 Abb. 2: Drehtüre mit Streifen in der Metallic-Beschichtung

Abb. 3 Abb. 3: REM-Aufnahme von einem zerkratzten Metallic-Pigment

Die ersten Probleme traten vor ca. 6 Jahren auf. Beispielsweise kam es nach dem Einbau einer Drehtür (Bild 2) innerhalb kürzester Zeit an den außen liegenden Profilen durch die Abdichtungsbürsten zu einer deutlichen Farbveränderung, da dort die Metalleffekt-Pigmente herausgerieben wurden. Durch die vorgenommenen Reinigungsmaßnahmen konnte die Oberfläche in einen einheitlichen Farbton gebracht werden, der Metallic-Effekt war aber nach der durchgeführten abrasiven Reinigung verschwunden.

Bei bestimmten Fassadenkonstruktionen traten Schmutzablaufspuren auf, die in Verbindung mit der beginnenden Verwitterung des Lackfilmes zu einem gut sichtbaren örtlich begrenzten auffälligen grauen Teilbereich führten. Auch hier zeigten die normalen, physikalisch wirkenden Reinigungsmittel auf Tensidbasis, aufgebracht mit einem weichen, nicht kratzenden Schwamm kein befriedigendes Reinigungsergebnis. Zwar führte die nachfolgende Reinigung mit einem polierstoffhaltigen, handelsüblichen Lackreiniger zu einer Entfernung der Beläge, ließ aber gleichzeitig eine deutliche Farbveränderung, verbunden mit einem Abnehmen des Metallic-Effektes erkennen.

Die Farbänderung ist dadurch erklärbar, daß durch die polierstoffhaltigen Reinigungsmittel sowohl ein oberflächliches Zerkratzen der eingelagerten Metalleffekt-Partikel, als auch teilweise ein Herauslösen stattfindet. In der nachfolgenden Abbildung ist die Oberfläche einer Metalleffekt-Pulverbeschichtung mit einer Kratzspur durch ein Metallic-Teilchen wiedergegeben.

Man behilft sich derzeit, wie aus dem Merkblatt WP.05 zu entnehmen, mit einer Reinigungsempfehlung, die eine (unrealistische) zweimalige Reinigung pro Jahr vorschreibt. Damit ist formal dem Produkthaftungsgesetz Genüge getan.

Nach den vorliegenden Erkenntnissen beeinflussen folgende Kriterien das Reinigungs- und Pflegeverhalten einer einschichtigen Metallic-Pulverbeschichtung.

  • Art und Größe der Metalleffekt-Pigmente
  • Menge der Metalleffekt-Pigmente
  • Verwitterungsverhalten der Lackmatrix
  • Farbton und Glanzgrad des Metallic-Pulverlacksystems

Hinzu kommen die entsprechenden Reinigungsmittel, die entweder ausschließlich Tenside oder Polierstoffe enthalten können.

5. VORGEHENSWEISE BEI DER PROBLEMLÖSUNG

Auf Initiative der Gütegemeinschaft für die Reinigung von Metallfassaden gründete sich vor einem Jahr ein Arbeitskreis, an dem ein Rohstoffhersteller, ein Pigmenthersteiler, ein Pulverlackhersteller, ein Fassadenreinigungsunternehmen und das Ifo - Institut für Oberflächentechnik eingebunden war. Zuerst wurde versucht, das Problem, wie bereits beschrieben, zu charakterisieren und daraus eine Möglichkeit zu schaffen, das Verhalten verschiedener Metalleffekt-Beschichtungen in Verbindung mit dem heute im Handel erhältlichen Reinigungs- und Pflegemitteln einzuordnen. Dabei war zu differenzieren in die Prüfung der Oberflächenverträglichkeit der einzelnen Reinigungsmittel mit den Metalleffekt- Beschichtungen und in sogenannte anwendungstechnische Prüfungen, bei der die Mittel nach Herstellerangaben in der Praxis eingesetzt werden.

Bei dem durchgeführten Versuch wurden folgende RAL-Farben eingesetzt:

  • Weißaluminium, RAL 9006
  • Graualuminium, RAL 9007
  • Bundesbahnfarbton DB 701
  • Bundesbahnfarbton DB 703
  • Blaumetallic, ohne RAL-Zuordnung

Voraussetzung für die Verwendung eines Lackreinigers ist die Oberflächenverträglichkeit sowohl mit der eingesetzten Lackmatrix als auch mit dem Metalleffekt-Pigment. Folgende Prüfungen wurden dabei durchgeführt. Diese sind im übrigen auch in den Güte- und Prüfbestimmungen der Gütegemeinschaft für die Reinigung von Metallfassaden enthalten:

  • Tauchtest - 5 Stunden in der gebrauchsfertigen Lösung
  • Wechseltauchtest mit insgesamt 16 Zyklen (1 Zyklus besteht aus einem 2minütigen Tauchen und einem Trocknungsvorgang von 118 Minuten)

Als Bewertungskriterien zur Anwendung:

  • Glanzveränderungen
  • Farbtonveränderungen
  • Phasengrenzlinie (nur für den Tauchversuch)
  • Blasenbildung
  • Runzelungen
  • Lackablösungen

Bei den anwendungstechnischen Prüfungen wurde eine Handreinigung an einem DIN A4 großen beschichteten Blech vorgenommen, wobei mit einem Tesabandstreifen das Blech halbseitig getrennt wurde. Die Reinigung selbst erfolgte, wie üblicherweise an der Fassade, durch Aufbringen des Reinigers nach Herstellerangaben und Verreiben mit einem weichen Wolltuch.

Nach dem Abziehen des Tesabandes kann die Farbveränderung sowohl visuell als auch gegebenenfalls farbmetrisch bewertet werden.

Eine weitere Möglichkeit stellt der Reibversuch mit dem von der GRM vorgeschriebenen Gerät dar. Das Gerät ist in der nachfolgenden Abbildung 4 dargestellt.

Abb. 4
Abb. 4: Reibgerät

Bei einer festgelegten Belastung von 200g/cm2 wird ein mit der Prüflösung getränkter Filzstreifen, jeweils angelehnt an die Güte- und Prüfbestimmungen, 2, 4, 8 und 16 Doppelhübe über die Metallic-Oberfläche bewegt und jeweils sowohl die Farbton- als auch die Glanzveränderungen bestimmt. Eine visuelle Bewertung mit den Noten 1 (keine sichtbare Veränderung) und der schlechtesten Note 5 (auffällige Veränderungen) führt zu einer vernünftigen Gesamtbewertung des Metalleffekt-Pulverlacksystems in Verbindung mit den Reinigungsmittelprüfungen.

6.

Ausschnittsweise sind in der nachfolgenden Tabelle die Ergebnisse der Reibversuche mit dem Reibgerät und der einfach durchgeführten Handreinigung wiedergegeben. Als Reinigungsmittel diente ein klassischer Lackreiniger mit feinen Polierstoffen und leichter konservierender Wirkung (Ambruch 2) sowie ein neuentwickeites Produkt der Firma Ambruch, bezeichnet mit "Unikon", das lediglich aufgesprüht und danach mit einem weichen Tuch auspoliert wird. Alle genannten Reinigungsmittel sind von der GRM bereits freigegeben, das heißt, die Materialverträglichkeit mit den üblichen, dort aufgeführten Lacksystemen ist erfüllt.

Die Ergebnisse der Handreinigung, einschließlich der visuellen Beurteilung sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben. Die in der Tabelle gekennzeichneten Produkte bestehen aus dem hochwitterungs-beständigen System Drylac 58, während die übrigen Produkte mit dem System Drylac 29 identisch sind.

Wie aus den Ergebnissen zu entnehmen, lassen sich sowohl mit dem Reibgerät als auch mit der Handreinigung vergleichbare Ergebnisse erzielen. Während das nicht abrasive Produkt Unikon kaum zu Farb- und Glanzänderungen führt, treten je nach den eingebrachten Metalleffekt-Pigmenten am Beispiel des Produktes BL 990 eine Silbermetallic-Pigmentierung mit den klassischen Lackreiniger neben einer entsprechenden Mattierung auch sichtbare Farbveränderungen auf.

Berücksichtigt man dazu noch die Eigenschaft des eingesetzten Lacksystems, eine deutlich höhere Witterungsbeständigkeit gemäß Klasse 2 der QUALICOAT Qualitätsbestimmungen, lässt sich mit dem nicht abrasiv wirkenden Reinigungsmittel ohne eine wesentliche Veränderung der Oberfläche eine Reinigung erzielen. Die praktische Umsetzung dieser Laborversuche muss aber noch an bewitterten und verschmutzten Proben stattfinden.

Dabei spielen die Art des Pigmentes bzw. auch Mischungen von Metalleffekt-Pigmenten eine wesentliche Rolle.

Folgende Einflussgrößen lassen sich beschreiben:

  • mit zunehmenden Metallic-Anteil nimmt die Reinigungsfähigkeit ab
  • je feiner das eingesetzte Metallic-Pigment ist, um so mehr kommt es zu Farbveränderungen bei der Reinigung (Herauslösen)
  • wird ein wenig geschütztes Metallic-Pigment eingesetzt, ist ebenfalls mit einer Farbveränderung zu rechnen.
  • je weniger ein Lacksystem zum Verwittern neigt, um so länger kann es ohne Abrasivstoffe (Polierstoffe), wie am Beispiel des Unikon-Reinigers demonstriert, behandelt werden. Damit lassen sich auch die Reinigungsintervalle verlängern.


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