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Teil 1: Das Organische Metall - Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten

„Organisches Metall”, ist das nicht ein widersprüchlicher Begriff? so fragen zunächst ein- mal die meisten Techniker, Ingenieure und Naturwissenschaftler. Bisher kannte man Metalle als Elemente wie Eisen oder Kupfer, Gold oder Aluminium - aber „organisch”?
Zur Beantwortung sollte man sich vergegenwärtigen, was ein „Metall” ist. Metalle sind nicht durch Härte charakterisiert, Natrium ist beispielsweise sehr weich, Quecksilber gar eine Flüssigkeit. Auch die Leitfähigkeit allein ist nicht ausreichend, Metalle zu definieren, denn auch die lonenleitung in wäßrigen Elek- trolyten ist eine elektrische Leitfähigkeit, auch dotierte Halbleiter sind (zum Teil sehr gut) elektrisch leitfähig, aber dennoch keine Metalle.

Überall dort, wo Oberflächen gereinigt und entfettet werden, haben sich organische Lösemittel bewährt. Neben den klassischen Luftschadstoffen Stickoxide, Kohlenmonoxid und Schwefeldioxid gehören die aus den Reinigungs- und Entfettungsprozessen stammenden flüchtigen Lösungsmitteln (engl. Bezeichnung; volatile organic compounds VOC) zu den Hauptverursachern der bekannten Luftschadstoffproblematik.
In allen Branchen, die Metalle ver- oder bearbeiten, werden Entfettungs- und Reinigungschemikalien eingesetzt: im Auto- und Transportgewerbe, im Druckereiwesen, in der Elektronikindustrie, in der Oberflächentechnik und in der Optikbranche sowie generell der Maschinenindustrie.
Die dabei eingesetzten Substanzen verfügen über eine Vielzahl von Eigenschaften, die sie für die Reinigung/Entfettung geradezu prädestinieren. Sie sind in der Regel gut fettlöslich, sind zum Teil unbrennbar und verdampfen leicht (einfaches Trocknen). Leider sind es aber gerade diese Eigenschaften, die zu Um- weltproblemen oder Gesundheitsgefährdungen führen können.

ln zurückliegenden Jahren war die Arbeit strikt nach Anweisung vielfach gewünscht. Der Mitarbeiter sollte parieren. Eigenständiges Handeln war oft unerwünscht, hätte ja zu unkalkulierbaren Fehlern führen können. Manch Angelernter mußte sich sagen lassen, daß er zum Arbeiten und nicht zum Denken bezahlt werde. Fließbandarbeit war das extreme Resultat.

1 Einführung

Elektromagnetische Verträglichkeit, oder kurz EMV, bezeichnet die Fähigkeit elektrotechnischer Geräte und Systeme, sich in ihr elektro- magnetisches Einsatzumfeld problemlos zu integrieren, d.h.

- erstens, dort in beabsichtigter Weise zufriedenstellend zu arbeiten (Aspekt der Störfestigkeit)

ohne dabei
- zweitens, diese Umgebung und andere da in befindliche Einrichtungen unzulässig elektromagnetisch zu belasten und da- durch gegebenenfalls zu stören (Aspekt der Störaussendung bzw. der Störemission).

Diese Charakterisierung trifft sinngemäß die seit Jahrzehnten weltweit eingeführte Definition der EMV (vgl. z.B. [1]). In der oben strukturierten Darstellung verdeutlicht sie gleichzeitig die Verbindung zu Parametern (Störfestigkeit, Störemission) mit deren Hilfe die EMV als Produkteigenschaft meßbar ausgewiesen werden kann. Angesichts der Überfrachtung vieler Industrieller, privater und öffentlicher Bereiche mit funktionsintensiver sensibler Elektronik sowie einer ständig steigenden Zahl an elektroenergetischen Installationen ist sie heute ein wichtiges Produktmerkmal, für das seit 1992 europaweit gesetzlich fixierte Anforderungen bestehen (Abb. 1) [2 - 4], die am 1. Januar 1996 nach Ablauf entsprechender Übergangsfristen endgültig in Kraft getreten sind. Um diesen Anforderungen zu genügen, werden im Zusammenhang mit der Entwicklung und Herstellung elektronischer Geräte eine Vielzahl schaltungstechnischer, konstruktiver und auch softwarebasierter Maßnahmen realisiert (Abb. 2).

Der wirtschaftliche Aufschwung in den Vereinigten Staaten von Amerika ist in aller Munde. Im Land der unbegrenzten Möglichkeiten (man kann dort schnell reich aber auch arm werden) wurden in den letzten Jahren Millionen neue Arbeitsplätze (Jobs) geschaffen. Dafür gibt es verschiedene Ursachen: Eine maßvolle Steuerpolitik, die den Leuten mehr Geld zum Ausgeben im Säckel beläßt, was den Konsum anregt. Die Entlastung von Industrie und Wirtschaft von überzogenen Steuern und Vorschriften, was zu einer Erhöhung der nationalen und internationalen Investitionsbereitschaft führt. Niedrige Lohnkosten, längere Arbeitszeiten und weniger Urlaub machen den Einsatz von Kapital für Investoren zusätzlich attraktiv. Aber auch die hohe Motivation der Werktätigen und ihre große Flexibilität (z.B. bei Wechsel des Arbeitsortes oder Betriebes) spielen eine Rolle.

Kurze Farbwechselzeiten alleine sagen noch nichts über die Qualität der Beschichtungsergebnisse und die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit einer Pulver-Automatikbeschichtungsanlage aus. Mit diesem Slogan stellt Wagner ein Kunststoffkabinenkonzept vor, das dem Anwender ein besonders interessantes Kosten-Nutzenverhältnis bietet.

Schwerpunkt: Betriebsinternes Lackoverspray-Recycling (Teil 1)

1 Ökologische Einordnung von Verfahren zum Lackoverspray-Recycling

Die verschiedenen Ansatzmöglichkeiten zur Optimierung des Lackierprozesses, bei denen gleichzeitig Möglichkeiten zur Kosteneinsparung und zur Umweltentlastung Rechnung getragen werden, müssen sowohl möglichst ganzheitlich als auch betriebsspezifisch betrachtet werden. Dabei unterstützen betriebsinterne, produktionsintegrierte Maßnahmen folgende Strategie zur Betriebskosten-, VOC- und Lackabfallverringerung:

- Reduzierung des Lackverbrauchs durch effiziente Lackauftragsverfahren mit hohem Auftragswirkungsgrad und
- Verarbeitung von lösemittelarmen und aufarbeitbaren Lacksystemen.

1 Entlackung allgemein

Alle Beschichtungsprozesse sind zwangsläufig von zwei unerwünschten Nebeneffekten begleitet: Zum einen werden die Gehänge oder Halterungen, die die Werkstücke tragen, mitbeschichtet, und zum anderen treten bei den beschichteten Teilen immer wieder Schadstellen auf. Dabei reicht die Spanne der Schäden bei organischen Beschichtungen von Staubkörnern auf der Oberfläche über Farbtonprobleme bis hin zu Haftungsschwierigkeiten.
Aufgabe der Entlackung ist es nun, die Gehänge bzw. die fehlerhaft beschichteten Teile metallblank zu entlacken, damit sie erneut im Beschichtungsprozeß eingesetzt werden können. Bei Gehängen und anderen massiven Stahlteilen können thermische Entlackungsverfahren eingesetzt werden. Diese Verfahren arbeiten bei Temperaturen über400°C.Siesinddahernichtgeeignetfür Teile aus Aluminium und für feingliedrige Gehänge mit Federstahlhaken. Hier liegt der Anwendungsbereich der chemischen Entlackung.
Die heutigen chemischen Entlackungsmittel lassen sich in verschiedene Gruppen einteilen wie in Tabelle 1 dargestellt.

Werden neue Materialien entwickelt, ist es wichtig zu wissen, wie sich diese über eine zu erwartende bzw. geforderte Lebensdauer verhalten. Die zuverlässigsten Vorhersagen über Witterungsbeständigkeit und Korrosionsverhalten werden bekanntlich bei der Langzeiterprobung, also beim praktischen Einsatz der betreffenden Geräte, Fahrzeuge oder Oberflächen erhalten. Diese zum Teil mehrjährigen Erprobungen sind mit dem Bedürfnis nach schneller Information, welche mit der ständigen Neuentwicklung, Modifikation von Beschichtungsmaterialien oder auch Prozessen und Werkstoffen einhergeht, nicht in Einklang zu bringen. Bei der Entwicklung von verbesserten Formulierungen und neuen Lackrezepturen, aber auch zur Überwachung der Produktionsqualität beim Hersteller bzw. Verarbeiter, kann eine zeitaufwendige Freibewitterung nicht abgewartet werden. Es müssen Prüfungen zur Anwendung kommen, die mit Hilfe einer Zeitraffung der möglichen Umgebungsbedingungen sehr schnell die gewünschten Ergebnisse widerspiegeln. Mit der Kurzzeitbewitterung bzw. der künstlichen Bewitterung wird versucht das Verhaften von organischen Beschichtungen, Kunststoffen, Farben u.a. zu charakterisieren. Die verschiedenen Gerätetypen, Beleuchtungsarten und Prüfzyklen spiegeln jedoch teilweise sehr unzuverlässig und ungenau die Ergebnisse der natürlichen Bewitterung wieder.

Vernickeln im quasi geschlossenen Kreislauf

Frage: Wir wollen die Spülwässer unserer Vernicklungsstraße möglichst zurückführen und fahren jetzt eine Spülkaskade und Endspüle so, daß nur eine geringe Abwassermenge anfällt und man von einem quasi geschlossenen Kreislauf sprechen kann. Die Endspülung reicht für die gewünschte Qualität aus. Die laufende Regenerierung des Nickelbades wird unverändert in einem Selektivabteil vorgenommen. Wir haben bisher zwar noch keine Schwierigkeiten festgestellt, sorgen uns aber trotzdem, ob die Selektivreinigung auch unter den Bedingungen der Badrückführung auf Dauer ausreichen wird.

Anmerkungen zu einem Seminar der Technischen Akademie (TA) Esslingen am 23. und 24. März 1998

Grat ist - laut DIN - eine durch den Bearbeitungsvorgang, mitunter auch durch Beschädigung, ungewollt hervorgerufene, häufig scharfkantige Erhöhung der Oberfläche, vorzugsweise an den Rändern. Beim Gießen entsteht es als Sand- oder Kokillengußgrat, beim Umformen als Schmiedegrat, beim Zerspanen als Zerspanungs- oder Stanzgrat. Bei Bauteilen ist die Ursache seiner Entstehung oft eine funktionell bedingte Beschädigung.

Grat auf Teilen ist in den meisten Fällen unerwünscht und muß daher beseitigt werden. Zu den zahlreichen Gründen dafür gehört beispielsweise, daß scharfer Grat bei der Handhabung Verletzungen hervorrufen kann, Beschichtungen auf Grat unregelmäßig ausfallen und dann nur ungenügend gegen Korrosion schützen oder daß Grate in einem Gerät Verschleiß und Störungen hervorrufen, wenn sie sich ablösen. Die Folgen von Grat auf zu galvanisierenden Teilen sind ausreichend bekannt.

Bericht über ein Weiterbildungsseminar in Dresden

Am 18. Februar 7998 fand in Dresden das
Korrosionsschutzseminar Korrosionsschutz im Stahlwasserbau als Gemeinschaftsveranstaltung des Instituts für Korrosionsschutz Dresden GmbH, des Bundesverbands Korrosionsschutz e. V., Köln, und der Bundesanstalt für Wasserbau, Karlsruhe, statt. In fünf kompetenten Vorträgen wurde den mehr als sechzig Teilnehmern die Problematik eines dauerhaften Korrosionsschutzes von Stahlwasserbauwerken umfassend nahe gebracht.

Herr Dr. Binder von der Bundesanstalt für Wasserbau, Karlsruhe, stellte in seinem einführenden Vortrag Regelwerke und Eignungsnachweise für Beschichtungsstoffe im Stahlwasserbau vor. Stahlwasserbauten werden in der Regel durch organische Beschichtungen vor Korrosion geschützt, deren Wirkung durch elektrochemischen Schutz unterstützt werden kann. Eine Besonderheit der Einwirkung von Süß-, Meer-, Brackwassser und Erdboden auf Beschichtungen ist die zusätzliche mechanische Belastung durch Sand, Kies und Geröll in strömendem Wasser.

Bericht über eine Veranstaltung in Schwäbisch Gmünd am 6. März 1998

Den derzeitigen Boom in der Automobilindustrie mit seinem Zugeffekt auf große Teile der deutschen Industrie wiederspiegelnd, wurden auf der diesjährigen Vortragstagung des gmünder Fördervereins Anwendungen und Neuerungen zu Schichtsystemen auf Basis von Zink vorgestellt. Diese finden überwiegend Verwendung im Automobilbau. Neben neuen Zinklegierungen mit verbessertem Korrosionsverhalten spielen Passivierungen für Zinkoberflächen eine bedeutende Rolle. Des weiteren ist aus Gründen des Umweltschutzes eine Suche nach Passivierungen ohne sechswertiges Chrom im Gange.

Technologie- und Kooperationsbörse am 25. März 1998 in Stuttgart

Damit Umweltschutz in der Oberflächentechnik vom Kosten- zum Rationalisierungsfaktor wird, ist eine umfassende Änderung von additiver zu integrierter Umwelttechnik notwendig. Da integrierte Umwelttechnik nahezu immer Innovationen in der Verfahrenstechnik erfordert, wurden und werden in den letzten Jahren europaweit von der Industrie mit oder ohne Förderung durch die öffentliche Hand zahlreiche F+E-Vorhaben realisiert.
Die Ergebnisse dieser Tätigkeit und die in sie investierten Mittel werden optimal genutzt, wenn sie möglichst umfassend realisiert wer- den. Neben der Information über die verschiedenen Projekte ist eines der Mittel dazu, unmittelbare Kontakte zwischen den interessierten Betrieben und Institutionen herzustellen.

Ein Problem bei PKW-Motoren

Die Marke BMW erfreut sich eines hohen Ansehens in England, jeder möchte ein solches Auto besitzen. In den letzten Monaten wurde die neueste 300er Serie, besonders der 320er überschwenglich von den Motorsport-Journalisten gelobt und mittlerweile mag der Kauf von Rolls-Royce perfekt sein (obwohl nach wie vor VW noch Kaufinteresse zeigt). Einerlei, der wahrscheinliche Käufer ist sicherlich ein deutsches Unternehmen. Jüngst scheint es jedoch ein kleines Motor-Problem gegeben zu haben: in einigen Wagen mußte der Motor bereits nach 20000 km zweimal ausgetauscht werden. Die Ursache ist bislang noch nicht vollständig geklärt. Sie scheint mit der Oberflächentechnologie zusammenzuhängen.
In Tageszeitungen wird über technische Details nur spärlich berichtet, nicht zuletzt deshalb, weil die Journalisten selbst oft keine Techniker sind. Das Problem besteht wahrscheinlich darin, daß die Zylinderlaufflächen Nickel-beschichtet sind (Ich vermute es handelt sich um eine Ni/SiC-Verbundschicht) und das Nickel mit dem Schwefel im Benzin reagiert. Einige britische Benzinsorten haben einen relativ hohen Schwefelgehalt. Es muß betont werden, daß dies nur Vermutungen sind, die aber sehr plausibel sind. Was wird BMW tun?

Bericht über ein Seminar des VDI am 29. und 30. Januar 1998 in Düsseldorf

Die Notwendigkeit des Korrosionsschutzes ergibt sich aus betriebs- und volkswirtschaftlicher Vernunft. Die Hälfte der Instanthaltungskosten für Anlagen, Apparate und Maschinen in der Industrie wird nicht durch Verschleiß, sondern durch Korrosion hervorgerufen. Korrosionsschutz erhöht die Betriebssicherheit und schont wertvolle Ressourcen. In diesem Seminar wurden grundlegende und aktuelle Erkenntnisse zu dieser Problematik vermittelt. Die verschiedenen Verfahren und deren Anwendung wurden auch anhand von Beispielen vorgestellt. Vergleichende Betrachtungen und wirtschaftliche Faktoren wurden ebenfalls beleuchtet.
Das Seminar richtete sich an Ingenieure, Konstrukteure, Anwendungstechniker und technische Führungskräfte, deren Arbeit auch von Korrosionsproblemen betroffen ist.
Insgesamt 16 Referate wurden den 13 Teilnehmern überwiegend aus der Großindustrie während der beiden Tagen geboten. Der familiäre Charakter des Seminars ermöglichte intensive Gespräche und sehr gute Möglichkeiten auch individuelle Problemstellungen der Korrosion zu behandeln.

Zukünftig wird nur der Betrieb, der in allen Unternehmensbereichen ein Höchstmaß an Wirtschaftlichkeit erzielt, bestehen können. Die Wirtschaftlichkeit von Oberflächenbehandlungsanlagen wird neben den Personal- und Betriebskosten vor allem vom Warendurchsatz bestimmt.
Aufgrund kleinere Losgrößen und kurzfristige Liefertermine wird die Produktionsplanung immer komplexer und zeitkritischer. Die Reihenfolge der in die Anlage gefahrenen Chargen werden zukünftig mehr und mehr von der Anlieferung der zu galvanisierenden Teile bestimmt. Wirtschaftlich kann dadurch nur der Betrieb galvanisieren, bei dem auch häufig wechselnde Ablaufprogramme nicht erhebliche Mehrkosten verursachen und kundenindividuelle Verfahrensvorgaben problemlos umgesetzt werden können.

Fortsetzung aus Heft 5/98

5.1.4 Altmaschinenbestand

Im letzten Beitrag befaßten wir uns hauptsächlich mit den Maschinen, die nach dem 1. Januar 1993 in Betrieb genommen wurden. Sie müssen mit dem CE-Zeichen gekennzeichnet sein und mit einer Konformitätserklärung geliefert werden. Sie brauchen in der Regel nicht von einer unabhängigen Stelle geprüft werden.
Was aber ist mit den Maschinen, die bereits vor diesem Stichtag in Betrieb waren, also Pumpen, Zentrifugen, Galvanoautomaten, Rühr- werken, Gabelstaplern, Schleifmaschinen, He- bezeugen usw.? Es handelt sich hierbei um den sogenannten Altmaschinenbestand, auf den die Maschinenrichtlinie (M-RL) bzw. 9. GSGV nicht anzuwenden ist.