20.11.2013
Hochwertige Aluminiumprofile chromfrei vorbehandeln
Die Veredelung von Metalloberflächen ist das Kerngeschäft der Koenigsdorf Oberflächentechnik GmbH & Co. KG in Wolfhagen. Mit Eloxal-Technologien und Pulverbeschichtungen sorgt das Unternehmen seit den 60iger Jahren dafür, dass Gebäudefassaden über viele Jahrzehnte unterschiedlichsten Bewitterungsverhältnissen trotzen. Die von ihr veredelten Aluminiumprofile und -bleche bieten neben einer langlebigen dekorativen Oberfläche einen hervorragenden Korrosionsschutz. Ungefähr 10.000 Quadratmeter pro Tag, vornehmlich Aluminiumoberflächen, veredelt das GSB- und Qualanod-Mitglied mit seinen rund 130 Mitarbeitern. Insgesamt stehen drei Anlagen zur Verfügung. Die Horizontalanlage, in der bisher ein Prozess zur Gelbchromatierung lief, wurde im April 2013 erfolgreich auf die silan-basierte Oxsilan-Technologie umgestellt.
Umstellen auf chromfrei – ein notwendiges Übel?
Chrom wird als gefährliche Substanz auf der ECHA Kandidatenliste geführt und Chrom(VI) Prozesse unterliegen voraussichtlich ab August 2018 sehr stringenten Regularien. Auch Architekten verlangen heutzutage vermehrt den Einsatz von chromfreien Materialien. Können Lieferanten diese nicht produzieren, finden sie in Ausschreibungen häufig erst gar keine Berücksichtigung. Mit diesen neuen Anforderungen vor Augen, suchen daher bereits viele Unternehmen intensiv nach zuverlässigen, chromfreien Alternativen. So auch die Koenigsdorf Oberflächentechnik. Der erste Kontakt zwischen Koenigsdorf und Chemetall, einem global führenden Unternehmen der Metallvorbehandlung, entstand während der Aluminium Messe 2012 in Düsseldorf. Im gleichen Jahr begann man mit der Planung der Anlagenumstellung auf die chromfreie Oxsilan-Technologie.
„Mit der Umstellung auf Oxsilan veredeln wir heute hochwertige Aluminiumprofile und verzinktes Material mit einer der umweltfreundlichsten Beschichtungstechnologien“, sagt Dieter May, Geschäftsführer der Koenigsdorf Oberflächentechnik und ergänzt „Mit dem chromfreien Oxsilan-Prozess sind wir bestens für die Zukunft gerüstet. Das neue Verfahren bietet uns viele Vorteile in Bezug auf Arbeits- und Umweltschutz, Flexibilität im Produktionsablauf als auch Prozesskosteneinsparpotentiale.“
Geringe Anlagenadaption
Die Umbaumaßnahmen an der früheren Gelbchromatierungsanlage waren gering. In Bezug auf die Prozesssequenz gibt es wenig Unterschied zwischen den chromfreien und chromhaltigen Technologien. Die Metallsubstrate müssen vorgereinigt und gespült werden bevor eine Konversionsschicht aufgebracht werden kann. Selbst die Gehänge aus Stahl können weiterhin genutzt werden. Anders als bei den meisten chromfreien Verfahren, macht der multimetallfähigen Oxsilan-Technologie ein Eiseneintrag im Bad nichts aus. Somit konnte Koenigsdorf Oberflächentechnik auf die Anschaffung von teuren Edelstahlgehängen verzichten.
Bei der Anlagenumstellung wurde somit lediglich die Kaskadenspülung angepasst und die Spültechnik optimiert. Die verbesserte Düsentechnik in der Vierkammer-Spritz-Taktanlage sorgt für eine bessere Ausspülung der Hohlkammern. Um eventuell vorhandene Partikel der Größenordnung 10 – 25 µm aus dem Oxsilan-Bad zu filtern, wurde ein Glaskugel-Filter installiert.
Im Laufe der Umstellungsphase entschied sich Koenigsdorf Oberflächentechnik für die Installation einer neuen Umkehrosmoseanlage, anstelle der Neubefüllung ihrer vorhandenen VE-Anlage (Vollentsalzungsanlage). Somit konnte die VE-Wasserkapazität von 6000 l/h auf 1500l/h gesenkt werden. Weitere Vorteile der vollautomatischen Umkehrosmoseanlage liegen in ihrem geringen Wartungsaufwand und niedrigen Chemikalienverbrauch zur Regenerierung. Zudem ist die Anlage kostengünstig in der Anschaffung; eine Neubefüllung der vorhandenen VE-Anlage mit Tauscherharzen hätte ähnliche Kosten verursacht. Sie fand Wiederverwendung in der Eloxallinie.
Reinigung der Anlage
Die Anlagenreinigung dauerte nur wenige Tage. Während die ersten drei Prozessbäder, die Beize und zwei Spülen, abgelassen und mechanisch gereinigt wurden, fand eine chemische Anlagenreinigung in der Chromatierzone und der nachfolgenden Spüle statt. Hierbei wurde in einem ersten Schritt die Spüle nach der Chromatierung mit einem alkalischen Reiniger (Gardoclean R1700 F) angesetzt und zwei Stunden lang betrieben. Anschließend wurde die Reinigerlösung in die Chromatierzone gepumpt. Die Spüle selber wurde mit Stadtwasser gefüllt und mit Schwefelsäure (Gardacid P) neutralisiert. Die Reinigerlösung in der Chromatierzone ließ man über Nacht und mit einer eigenständigen Erwärmung auf 30 °C einwirken. Am folgenden Tag wurden die Spritzpumpen für zwei bis drei Stunden eingeschaltet, bevor das Bad wieder abgelassen, mit Stadtwasser befüllt und mit Schwefelsäure (Gardacid P) neutralisiert wurde bis ein pH-Wert von fünf bis sechs erzielt wurde. Abschließend wurde das Bad mit VE-Wasser und dem einkomponentigen Oxsilan AL 0510 angesetzt. „Bei der Anlagenreinigung orientieren wir uns in Bezug auf die Abwassermenge grob an der Formel: Anzahl der Bäder x Badvolumen x vier“, sagt Dipl. Ing. Mike Schirdewahn von der Chemetall, der die enge technische Kundenbetreuung in der Vorbereitungsphase verantwortete.
Robust: Zehnmal höherer Leitwert
Im Hinblick auf den Spülwasserverbrauch wird nach dem Oxsilan-Prozess deutlich weniger VE-Wasser benötigt als bei der Chromatierung. Aufgrund der Robustheit des Verfahrens, kann der Leitwert des Abtropfwassers in der VE-Spüle vor dem Oxsilan-Bad auf 200 – 300 µS/cm erhöht werden. Das entspricht einem ungefähr zehnmal höheren Leitwert als bei anderen No-Rinse Passivierungen. Da die aktuelle Umkehrosmoseanlage keinen Wasserkreislauf zulässt, wird ein Teil das VE-Wasser nach dem Oxsilan-Bad direkt abgelassen. Die VE-Wassermenge bleibt somit ähnlich hoch wie zuvor.
Analysen bestätigen hohe Qualität
Als Beurteilung für die Vorbehandlung wird häufig eine Sichtkontrolle nach dem Haftwassertrockner vorgenommen. Das war sicherlich die größte Umstellung für die Mitarbeiter der Koenigsdorf Oberflächentechnik, die bis dato als Beweis der Beschichtung auf eine gleichmäßige, gelb irisierende wischfeste Schicht verweisen konnten. Die Bewertung der fast farblosen Oxsilan-Beschichtung wurde durch Einführung eines Tropfentests, der durch eine Farbreaktion die Beschichtung anzeigt, erleichtert. „Unsere Mitarbeiter kommen mit der Badanalyse sehr gut zurecht“, sagt Dipl. Ing. Neufeld, Betriebsleiter der Koenigsdorf Oberflächentechnik. „Durch die automatische Zudosierung der einkomponentigen Oxsilan- und Entfettungstechnologie, können wir unsere Bäder stabil halten.“ Der Aufwand für die Badanalysen unterscheidet sich kaum vom vorherigen Prozess: Die Entfettung wird ein- bis zweimal, das Oxsilan-Bad dreimal am Tag geprüft. Neben der pH- und Leitwertmessung, wird die Zirkonkonzentration und das Schichtgewicht mittels Photometrie ermittelt.
Langzeitqualität durch schnelle Prüfmethode bestätigt
Eine neue Prüfmethode, die Ruhepotentialanalyse, trifft innerhalb kürzester Zeit eine Aussage über die Korrosionsschutzeigenschaft und die Qualität der Konversionsschicht. Konnten Langzeitergebnisse bisher nur mit einem 500 - 1.000 Stunden Salzsprühtest bestätigt werden, kann man dies mit der neuen Messmethode nun in nur drei bis sieben Stunden evaluieren. „Mit der neuen Ruhepotentialanalyse erhalten wir am gleichen Tag die Qualität unserer beschichteten Bauteilen bestätigt. Das nenne ich innovative Prozessüberwachung und Qualitätsprüfung und zeigt mir, dass ich mit dem richtigen Partner zusammenarbeite“, sagt Dieter May.
Pluspunkte für das neue Verfahren
Eine gute Planung, kleine Anlagenmodifikationen und eine gründliche Anlagenreinigung sind die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Umstellung auf chromfreie Technologien. Seit April dieses Jahres läuft der Oxsilan-Prozess bei der Firma Koenigsdorf Oberflächentechnik stabil. Neben einem robusten Prozess, einer vereinfachten Abwasserbehandlung sowie erhöhten Arbeitssicherheit gehört das tagesaktuelle Wissen um die hohe Langzeitqualität ihrer beschichteten Bauteile zu den großen Pluspunkten der Oxsilan-Technologie. Genaue Kosten können aufgrund des kurzen Einsatzes noch nicht beziffert werden. Durch weitere geplante Optimierungen, sind zusätzliche Einsparmöglichkeiten, insbesondere was den Wasserverbrauch angeht, realisierbar, die dann das volle Potential der umweltfreundlichen Oxsilan-Technologie ausschöpfen.
Dieser Artikel wurde in der JOT Oktober 2013 Ausgabe veröffentlicht:
Über Chemetall
Chemetall, ein Unternehmen der Rockwood Holdings, Inc. (NYSE: ROC), ist ein führender globaler Lieferant von Spezialchemikalien mit Schwerpunkt auf Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Chemetall, mit Hauptsitz in Frankfurt am Main, umfasst rund 40 Gesellschaften und 22 Produktionsstandorte weltweit. Mit 2.000 Beschäftigten erzielt die Gruppe einen Umsatz von ca. 551 Mio. Euro (2012). Weitere Informationen unter www.chemetall.com.
