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Donnerstag, 05 November 2020 15:00

REACh konforme Chrombeschichtung auf Kunststoff

von Wolfgang Strasky
Geschätzte Lesezeit: 6 - 11 Minuten

 

Cromatipic® Beschichtung bewährt sich als voll industrialisierte Chrombeschichtungstechnologie für Kunststoffteile, gänzlich ohne Prozessemissionen, d. h. REACh-konform für 2024 und danach.

Das Beschichtungssystem basiert auf UV-Lack und PVD-Beschichtung und entspricht den strengsten industriellen Testkriterien. Zusätzliche dekorative und funktionelle Merkmale schaffen neue attraktive Nutzervorteile. Mit einer großen, seit 2017 betriebenen Beschichtungsanlage stellt Hauzer die industrielle Reife und Kompetenz der Cromatipic® Technologie unter Beweis.

Die REACh-Verordnung 1907/2006 brachte die Notwendigkeit hervor, Chrombeschichtungsprozesse für Kunststoffkomponenten zu entwickeln welche die hohen Anforderungen der Automobilindustrie erfüllen, aber ohne sechswertige Chromsubstanzen auskommen. Hauzer hat die Cromatipic® Technologie entwickelt um eine voll einsatzfähige Nachfolgetechnologie für die Verchromung von Kunststoffteilen darzustellen.

Das REACh-Komitee der European Chemical Agency (ECHA) gewährte Firmen welche Chromtrioxid-Substanzen (CrO3) für elektrolytische Abscheidung auf Kunststoffen anwenden, ein Maximum von 7 Jahren um die Verfügbarkeit sicherer Alternativen zu überprüfen oder wenn möglich die Substanz frühzeitiger zu ersetzen. Nach dem Sunset Date welches mit 21. Sept. 2017 verstrichen ist, wird die Autorisierung zur Verwendung sechswertiger Chromsubstanzen in nunmehr etwa 4 Jahren, am 21. Sept. 2024 auslaufen.

Der rasch herankommende Auslauf löst die Notwendigkeit für die Qualifikation von Nachfolgetechnologien für das Verchromen von Kunststoffteilen aus.

Bild 1a und 1b: Cromatipic® translucent –alternativ als dekorative Chrom- oder Leuchtfläche Figure 1a and 1b: Cromatipic® translucent coating – alternatively decorative chrome or illuminated areaBild 1a und 1b: Cromatipic® translucent –alternativ als dekorative Chrom- oder Leuchtfläche Figure 1a and 1b: Cromatipic® translucent coating – alternatively decorative chrome or illuminated area

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Cromatipic® ist ein Zweischichtsystem bestehend aus UV-Lack und einer PVD-Chrombeschichtung, welches völlig ohne chromhaltige Chemikalien auskommt. Es ist ein voll einsatzfähiger Prozess welcher anspruchsvollen Testanforderungen entspricht. Cromatipic® ist eine industrialisierte Technologie welche laufend an Automobilkomponenten angewendet wird und es liegen zahlreiche bestandene Validierungsprozesse von Serienanwendungen in der Automobilindustrie vor. Gleichzeitig ist die Kosteneffizienz konform mit aktuellen Marktpreisen für die Verchromung von Kunststoffteilen.

Cromatipic® entspricht nicht nur der REACh-Verordnung, sondern ist auch ein echter Null-Emissionen Prozess. Beide Teile des Schichtsystems, der UV-Lack und der PVD-Prozess, stoßen keinerlei Umweltemissionen aus. Der Lackierprozess verwendet 100 % lösemittelfreien UV-Lack welcher ohne VOCs (flüchtige organische Verbindungen) auskommt. Herkömmliche Lösemittellacke benötigten einen nachgeschalteten regenerativen thermischen Oxidationsprozess (RTO) um schädliche Luftverunreinigungen zu verbrennen. Solche Nachverbrennungsprozesse sind bei Anwendung von UV-Lack der Cromatipic® Technologie nicht nötig – was lokalen und internationalen Vorschriften nachkommt. Es ist daher einfach, eine Betriebsanlagenzulassung für eine Cromatipic® Anlage zu erhalten.

 

 Abb. 2a und b: Cromatipic® „Seamless“ – Symbole nahtlos unsichtbar wenn nicht hinterleuchtet Figure 2a and b: Cromatipic® „seamless“ – Symbols appear seamless when not back-illuminatedAbb. 2a und b: Cromatipic® „Seamless“ – Symbole nahtlos unsichtbar wenn nicht hinterleuchtet Figure 2a and b: Cromatipic® „seamless“ – Symbols appear seamless when not back-illuminated

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Automobil Testspezifikationen

Eine qualifizierte künftige Chrombeschichtungstechnologie für Kunststoffteile zu sein, bedeutet die strengsten Automobiltestbedingungen zu erfüllen. Die Glanzvariante „Cromatipic® bright“, wurde entwickelt um den Normen TL-226 und TL-528, VW’s Testanforderungen für lackierte Teile im Interior und Exterior, zu entsprechen. Beispielsweise ist der Hydrolysetest Teil der TL-226 in welchem die Beschichtung Testbedingungen von 72h bei
90 °C und 95 % relativer Luftfeuchtigkeit ohne Änderung des Aussehens, Haftung und Kratzbeständigkeit standhält. Ein anderer bestandener Test aus der TL-226 ist der mit 2000 Hub ausgeführte Crock Meter Test.

Kosteneffizienz

Cromatipic® wurde dazu entwickelt in großem Umfang die Nummer eins Nachfolgetechnologie für die Galvanisierung von Kunststoffen zu sein. Dies bezieht sich auch auf den Gesichtspunkt der Kosten. Hauzers Cromatipic® Beschichtungswerk bietet Preisstellungen welche für CrIII Galvanisierung üblich sind. Die Niederlassung nahe Barcelona ist vollautomatisiert und für 3-Schichtbetrieb eingerichtet. Kunden können dorthin Lohnbeschichtung auslagern.

Die Beschichtungslinie hat ausreichend Kapazität und ist für Teilelängen von bis zu 1500 mm ausgelegt. Dreidimensionale Teile können bis zu einem größten Querschnittsdurchmesser von 200 mm beschichtet werden. Der Prozess sieht sowohl stationäre als auch kontinuierliche Schritte vor und erlaubt Teilerotation oder nicht rotierende Positionierung von Substraten.

Die Farbe der Chromschicht ist für Automobil Konstrukteure interessant. Cromatipic® Beschichtungen liefern hohe Prozessstabilität und hohe Farbtreue, welche von Charge zu Charge verlässlich wiederholbar den gleichen Farbton liefern. Der Farbton wurde von Automobil OEMs für zahlreiche Anwendungen freigegeben.

Zusätzliche dekorative und funktionelle Merkmale

Darüber hinaus kann man auch metallische Farben abscheiden, die sich klar vom Chromfarbton unterscheiden. Grautöne, Anthrazit, Brauntöne, Messing- und Goldtöne sowie Schwarz können mit nachgelagerten PVD-Prozessen abgeschieden werden. Die Option „glanz“ oder „matt“ wird durch Einsatz verschiedener UV-Lacke erreicht.

Cromatipic® Technologie eröffnet weite Möglichkeiten für Konstrukteure. Eine neue Schichtvariante erlaubt die Hinterleuchtung von beschichteten Flächen. Wahlweise können Teile als Lichtquelle – bei Hinterleuchtung – eingesetzt werden, oder als dekoratives, nicht hinterleuchtetes Element. Der Leuchteffekt kann als Linie oder Symbol dargestellt werden, oder flächig auf die Gesamtheit des Teiles.

Der Beschichtungsprozess funktioniert ähnlich der Cromatipic® Beschichtung auf Kunststoff. Der Leuchteffekt wird durch Einsatz von transparentem Kunststoff und UV-Lack sowie einer semitransparenten Chromschicht erreicht. Der Grad der Lichtdurchlässigkeit kann durch die Parameter des PVD-Chrombeschichtungsprozesses eingestellt werden. Buchstaben oder Symbole werden durch einen Laser-Ätzprozess eingebracht. Die Variante Cromatipic® translucent kann, im Fahrzeuginterieur, als dekoratives Licht eingesetzt werden oder im Exterieur für funktionelles Licht wie an Spiegelgehäusen mit Blinkerfunktion.

Cromatipic® bietet auch eine bisher unbekannte geometrische Flexibilität beschichteter Teile. Während galvanisierte Rahmen – wenn sie feingliedrig oder dünnwandig sind – während der Montage brechen können, ist die lackbasierende Cromatipic® Schicht höchst flexibel, bricht nicht während der Montage, was Ausschuss spät in der Wertschöpfungskette ausschließt.

Anlagenbau

Mit dem Beschichtungswerk nahe Barcelona demonstriert Hauzer die technische und kommerzielle Machbarkeit der Cromatipic® Technologie. Über den Betrieb der Anlage
hinaus bietet Hauzer komplette schlüsselfertige Beschichtungsanlagen an. Die Ingenieure am Hauptsitz von Hauzer in den Niederlanden bieten vollautomatische Cromatipic® Beschichtungsanlagen an, einschließlich CO2 Reinigung, UV-Lackierung und -aushärtung, PVD-Beschichtung in einem Hauzer Metalliner®, einer in-line PVD-Anlage. Der Lieferumfang einer schlüsselfertigen Anlage wird durch sämtliche Anlagenteile für die periphären Prozesse ergänzt, wie Transportsystem, Lackversorgung, Robotersysteme, Reinstluftversorgung, Strom- und Lackversorgungen sowie Gestelle, Gestellreinigung und mehr.

Als globaler PVD-Anlagenbauer kann Hauzer seine Serviceorganisation einsetzen, um Wartung und Instandhaltung für die Cromatipic® Anlagentechnik sicherzustellen.

Hauzer ist am Standort nahe Barcelona stets eingerichtet interessierte Kunden zu empfangen welche sich näher informieren möchten und den Cromatipic® Beschichtungsprozess besichtigen möchten.

 

 Abb 3: Cromatipic® Beschichtung hält enormer Durchbiegung stand, wie am Beispiel eines ABS/PC Rahmen einer Instrumententafel Figure 3: Cromatipic® coating performs vast elastic flexing, as shown on an ABS/PC dashboard frameAbb 3: Cromatipic® Beschichtung hält enormer Durchbiegung stand, wie am Beispiel eines ABS/PC Rahmen einer Instrumententafel Figure 3: Cromatipic® coating performs vast elastic flexing, as shown on an ABS/PC dashboard frame

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Cromatipic® proves to be a fully industrialized PVD chrome plating technology for plastics components, with zero process emissions, compliant with REACh for the year past 2024 and beyond.

The coating system is based on UV-lacquer and PVD-coating which complies with the most challenging industrial test requirements. Added decorative and functional features open new and attractive user benefits. With a large coating line in operation since 2017, Hauzer proves the mature and industrialized capability of the Cromatipic® technology.

The REACh directive 1907/2006 has brought about the need to develop chrome coating processes for plastics components that fulfil high needs of the automotive industry, but work without hexavalent chrome substances. Hauzer developed Cromatipic® to be a fully capable successor technology for chrome plating on plastics.

The REACh Committee of the European Chemicals Agency (ECHA) decided to allow companies using chromium trioxide (CrO3) substances in electroplating on plastic parts a maximum of 7 years to reassess the availability of safer alternatives or substitute the substance earlier when possible.

With the sunset date having passed on 21. Sept 2017, the authorization to use of hexavalent chrome solutions will therefore terminate in four years from now, on 21. Sept 2024.

The rapidly/shortly approaching date of the termination now triggers the need for the qualification of succeeding technologies for chrome plating on plastics.

Cromatipic® is a dual layer made of UV-lacquer and PVD chrome coating, completely free of chromium chemistry. It is a fully capable process that complies with challenging testing standards. Cromatipic® is an industrialized technology that is applied on automotive components on an ongoing basis. It has achieved numerous validation processes in long term automotive applications. At the same time, the cost efficiency is compliant with current market pricing for chrome plating on plastics parts.

Cromatipic® not only complies with REACh, but is a real zero emission process. Both Cromatipic® sub-layers, the UV-lacquer coating and the PVD process do not produce environmental emissions. The PVD chrome coating is performed under high vacuum, which does not emit any waste substances. And the lacquering process is using a solvent-free paint (100% solid content) that has no VOCs. Old solvent-paint technologies needed an added regenerative thermal oxidization (RTO) process to destroy hazardous air pollutants (HAPs) and volatile organic compounds (VOCs). Such added burning off process is not needed with lacquer used in Cromatipic® technology – which complies with local and international environment regulations about VOCs emission. Therefore, attaining operational approval for a Cromatipic® coating line is easy.

Automotive test specifications

Being a qualified future chrome plating technology for plastic parts, means to pass the most challenging automotive test conditions. “Cromatipic® bright” was developed to be compliant with TL-226 and TL-528, the lacquer/plating test specifications of VW for interior and exterior applications. For example, part of TL-226 is the hydrolysis test where the coating passes test conditions of 72h of 90 °C at 95 % relative humidity, without change of appearance or change in adhesion and scratch resistance. Another fulfilled test under TL226 is the crock meter test, conducted with 2000 strokes.

Cost efficiency

Cromatipic® is developed to be utilized in large scale – as the number one successor of electroplating in the chrome plating on plastics. This also relates to the cost viewpoint. Hauzer´s facility for Cromatipic® coating service offers coating pricing that typically is in line with the coating prices of Cr(III) based electroplating. The facility near Barcelona is fully automated and capable of 3-shift operation. Customers can outsource coating service or – in combination – can source injection moulded parts with Cromatipic® coating.

The line is set up for large capacity and can be used for large parts, up to 1500mm length. 3-dimensional parts can be coated up to a largest cross section diameter of 200mm. The process that includes stationary and continuous coating process steps allows rotation and non-rotational positioning of substrates.

The chrome colour is of interest for automotive designers. Cromatipic® coatings perform high process related colour uniformity which is reliable and guarantees high repeatability from batch to batch. Its colour was approved for numerous automotive applications by leading OEMs

Added decorative and functional features

Beyond chrome colour coatings, one can also deposit metallic colours that are clearly differentiated from chrome colour. Dark grey, anthrazite, brown, golden/brass, and black coatings can be deposited with downstream PVD processes. Gloss options include “bright” or “matte” are realized by using different UV-lacquers.

Cromatipic® technology also opens new possibilities for the automotive designer. One of the new versions of Cromatipic® coating provides the option of illumination effect of chrome plated areas. By choice, components can work as a light source when backlit, or as a decorative chrome component when not backlit. The illumination can be controlled to be on selective areas such as symbols or lines, or on the entirety of the component

The coating process works similar to the Cromatipic® coating on plastics. The illumination feature is realized by using translucent plastics material, translucent UV lacquer and a semi translucent chromium layer. The degree of light translucency can be determined by the parameters of the PVD chrome coating process. Characters or symbols are implemented through a laser etching process. The feature of Cromatipic® translucent can be used in car interior to display decorative light or in the exterior for light indicators such as on chrome mirror housings.

Cromatipic® offers also previously unseen geometric flexibility of finished parts. While electroplated thin and fragile frames are often subject to breakage during the final application assembly, the lacquer based Cromatipic® is extremely flexible, will not likely break during assembly which avoids scrap at a late section of the value chain.

Equipment offering

With the coating facility near Barcelona, Hauzer demonstrates the technical and commercial feasibility of Cromatipic® technology. But beyond the operation of the coating facility, Hauzer offers complete turn key coating lines. The engineers at the Hauzer headquarter in the Netherlands offer Cromatipic® coating lines as a fully automated system with CO2 cleaning, UV-lacquering, UV-curing, PVD coating in a Metalliner®; an in-line PVD coating system. The turn key scope of delivery comprises also equipment for the peripheral processes such as conveyor, handling robots, clean air supply, power supplies, lacquer supply, fixtures, cleaning unit for of fixtures and more. Being a PVD equipment manufacturer with a global footprint, Hauzer can utilize its global service organization to service Cromatipic® equipment.

Hauzer is always set up to welcome interested customers in their coating facility near Barcelona to get more information and to view the Cromatipic® coating process.

 

Literatur

[1] Auto.Int. World magazine, Ausgabe 2017, Seite 53

[2] ATS, 2018, Seite 16

[3] Auto.Int.World magazine, Ausgabe 2018, Oct., Seite 63

[4] Auto.Int.World magazine, Ausgabe 2019, May, Seite 79

REFERENCES

 [1] Auto.Int. World magazine, issue 2017, page 53

[2] ATS, 2018, page 16

[3] Auto.Int.World magazine, issue 2018, Oct., page 63

[4] Auto.Int.World magazine, issue 2019, May, Page 79

 

 

 

 

Weitere Informationen

  • Ausgabe: 10
  • Jahr: 2020
  • Autoren: Wolfgang Strasky, Chinmay Trivedi, Hauzer Techno Coating

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