Bremsscheiben energiesparend beschichten

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Schwarz AG - Warmpresswerk

Angehrn AG - Umformtechnik

NANO-X GmbH

Industrielle Auftragsverfahren

Die Beschichtungen werden im Allgemeinen direkt in der Bremsscheibenproduktion beim Automobilhersteller oder -zulieferer aufgebracht. Da die verschiedenen Funktionsflächen gleichmässig mit unterschiedlichen definierten Schichtdicken zu versehen sind, kommen Spritzlackierverfahren oftmals mit mehreren Sprührobotern hintereinander zum Einsatz. Die Taktzeiten je Sprühstation liegen im Bereich weniger Sekunden. Das anschliessende Einbrennen der Beschichtungen geschieht entweder durch induktive Erwärmung der Bremsscheibe oder im konventionellen Durchlaufofen. Neben wasserbasierten Systemen sind auch lösemittelhaltige Beschichtungen am Markt verfügbar. Aufgrund des deutlich höheren Aufwandes bezüglich Explosionsschutz und VOC-Ausstoss sind viele Anlagen bei den OEMs allerdings auf Wasserbasisbeschichtungen ausgelegt.

Die üblichen wasserbasierten Zink-Aluminium-Lamellensysteme, die für die gesamte Bremsscheibe inklusive der Funktionsflächen geeignet sind, benötigen Einbrenntemperaturen zwischen 320 und 360 Grad. Dadurch entstehen sehr hohe Energiekosten. Ein weiterer Nachteil solcher Einbrenntemperaturen ist, dass hierbei organische Bestandteile unter Rauchentwicklung aus der Matrix ausbrennen, die zwar an den Anlagen abgesaugt werden können, aber letztendlich als Erhöhung des «tatsächlichen VOC»-Anteils zu betrachten sind.

Unser Ziel war es daher, eine für die gesamte Bremsscheibe inklusive Funktionsflächen geeignete 1K-Zinklamellenbeschichtung mit sehr guten Korrosionsschutzeigenschaften und möglichst niedriger Aushärtetemperatur rein auf Wasserbasis zu entwickeln.

Massgeschneidertes Bindemittel

Dem Bindemittel kommt bei der Entwicklung eines solchen Beschichtungsmaterials eine zentrale Bedeutung zu. Es muss zunächst einmal mit den zu verwendenden Zink- und Aluminiumpigmenten verträglich sein, so dass es nicht zu einer Auflösung der Pigmente und damit zu Problemen bei der Lagerstabilität der Formulierungen kommt.

Zu beachten war auch die an sich widersprüchliche Forderung nach einem möglichst lagerstabilen und gut zu verarbeitenden System, das dennoch ausreichend reaktiv ist, um bei Einbrenntemperaturen um die 100 Grad zu vernetzen.

Darüber hinaus besteht an das Gesamtsystem die Anforderung nach einer Temperaturbeständigkeit bis 300 Grad, da bei extremer Belastung am Reibring Temperaturen bis 600 Grad erreicht werden können und so auch am Topf hohe Temperaturen entstehen.

Für die Massschneiderung eines Bindemittels, das einem solch komplexen Anforderungsprofil genügt, bietet der Sol-Gel-Prozess eine breite Spielwiese, da er die Verknüpfung geeigneter anorganischer wie auch organischer Komponenten in nahezu beliebiger Weise ermöglicht.

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