Bremsscheiben energiesparend beschichten

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Schlüsselrolle des Silicium-Atoms

Sehr vereinfacht dargestellt erhält man beim Sol-Gel-Prozess durch die Hydrolyse von Alkoxysilanverbindungen reaktive Zwischenstufen (Silanole), die miteinander unter Ausbildung von Si-O-Si-(Siloxan)-Bindungen kondensieren und zu oligomeren oder polymeren Strukturen wachsen.

Für die Anwendung ist es letztendlich entscheidend, dass diese Strukturen in einem flüssigen Medium gelöst oder dispergiert vorliegen und somit auf ein Substrat aufgetragen, getrocknet und durch Erwärmung zu einer festen Schicht weiter vernetzt werden können.

Diese Vernetzung geschieht sowohl unter Ausbildung weiterer Siloxan-Bindungen als auch über die Möglichkeit, organische Seitenketten mit reaktiven Funktionen zu verwenden, die sich sowohl untereinander als auch mit organischen Netzwerkbildnern verbinden können.

Das Silicium-Atom spielt hier als «Brücken-Atom» eine Schlüsselrolle, da es kovalente Bindungen sowohl zu Sauerstoff als auch zu Kohlenstoff ausbilden kann.

Unter Berücksichtigung der in Abb. 2 gezeigten Verknüpfungsmöglichkeiten wurde in zahlreichen Versuchsreihen ein geeignetes Basisbindemittel entwickelt.

Optimierung des Gesamtsystems

Es wurden Formulierungen aus dem Hybrid-Basisbindemittel mit Zink- und Aluminiumpigmenten sowie weiteren Additiven hergestellt. In einem iterativen Verfahren wurden die Formulierungen hinsichtlich des Erscheinungsbilds, der Aushärtetemperatur (möglichst niedrig) sowie in Bezug auf Korrosionsschutz, Verarbeitbarkeit und Topfzeit optimiert. Hierbei wurde wechselseitig sowohl die Formulierung als auch das Bindemittel feinoptimiert.

Als Ergebnis dieser Materialoptimierung haben wir unter der Versuchsproduktbezeichnung «VP CO 4973» ein lagerstabiles, wasserbasiertes Beschichtungsmaterial mit metallisch-silbrigem Erscheinungsbild sowie sehr gutem Korrosionsschutz bereits bei einer Aushärtetemperatur von nur 110 Grad erhalten. Die Beschichtung ist unter dem Namen «X-Tec Eco» erhältlich.

Die Schichtdicke am Topf beträgt hier ca. 15 Mikrometer, an Reibring und Anschraubfläche weniger als 10 Mikrometer.

Die metallisch silbrige Optik entspricht dem Kundenwunsch nach einer edel und hochwertig anmutenden Oberfläche. Nach 120 Stunden im Salzsprühtest ist keinerlei Rost zu erkennen; bei einer leichten Erhöhung der Schichtdicke können sogar bis zu 300 Stunden erreicht werden. Dies übertrifft die Anforderungen der OEMs deutlich.

Um die Tauglichkeit der Beschichtung als temporärer Korrosionsschutz für die Reibringfläche zu testen, wurden beschichtete Bremsscheiben an ein Fahrzeug montiert und auf einem Bremsenprüfstand Bremsungen aus fünf Kilometer pro Stunde bis zum Stillstand durchgeführt.

Bereits nach drei Bremsungen ist die Beschichtung grösstenteils vom Reibring entfernt, nach zehn Bremsungen restlos. Der Bremsbelag zeigt keine Beschädigungen oder Verklebungen. Somit weist die Beschichtung aufgrund des mechanisch eher glasartigen Charakters des Hybridbindemittels die gewünschten Eigenschaften auf. Korrosionsschutz sowie Bremseigenschaften sind bereits von mehreren OEMs freigeprüft.

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