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Hauptfaktoren, die die Schweißnahtqualität beeinflussen
Nach dem Schweißen ist die ursprüngliche schützende Zinnschicht an der Schweißnaht vollständig entfernt, sodass nur noch das Grundeisen übrig bleibt.
Daher muss es mit einer hochmolekularen organischen Beschichtung überzogen werden, um Korrosion durch Kontakt zwischen dem Eisen und dem Inhalt zu verhindern und um Verfärbungen durch Korrosion zu vermeiden.
1. Arten von Beschichtungen
Reparaturbeschichtungen lassen sich in Flüssigbeschichtungen und Pulverbeschichtungen unterteilen. Jede Art weist aufgrund von Unterschieden in Zusammensetzung, Applikation und Aushärtungsprozessen einzigartige Eigenschaften auf.
1. Flüssigbeschichtungen
Dazu gehören Epoxid-Phenol-, Acryl-, Polyester-, Organosol- und pigmentierte Beschichtungen, die sich für die Reparatur von Schweißnähten in den meisten Lebensmittel- und Getränkedosen eignen.
▶ Epoxid-Phenol-Beschichtungen: Sie weisen wenige Mikroporen und eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Sterilisation auf, benötigen jedoch hohe Einbrenntemperaturen. Unzureichendes Einbrennen führt zu unvollständiger Aushärtung, wodurch die Beschichtung nach der Sterilisation weißlich wird und die Leistung sowie die Lebensmittelsicherheit beeinträchtigt werden. Zu langes Einbrennen verringert die Flexibilität und Haftung, wodurch die Beschichtung spröde und rissanfällig wird.
▶ Acryl- und Polyesterbeschichtungen: Bieten ausgezeichnete Haftung, Flexibilität, Chemikalienbeständigkeit und Sterilisationsbeständigkeit. Acrylbeschichtungen können jedoch Lebensmittelfarben absorbieren und weisen eine begrenzte Beständigkeit gegen Sulfidkorrosion auf.
▶ Organosol-Beschichtungen: Sie zeichnen sich durch einen hohen Feststoffgehalt aus und bilden blasenfreie, dicke Beschichtungen auf Schweißnähten. Ihre Flexibilität und Verarbeitbarkeit sind hervorragend. Sie benötigen weniger Einbrenntemperatur als andere Beschichtungen, weisen jedoch eine geringe Durchdringungsbeständigkeit auf und sind anfällig für Sulfidkorrosion, wodurch sie für schwefelhaltige Lebensmittel ungeeignet sind.
▶ Pigmentierte Beschichtungen: Werden typischerweise durch Zugabe von Titandioxid- oder Aluminiumpulver zu Organosol-, Epoxid- oder Polyesterbeschichtungen hergestellt, um Korrosionsstellen unter dem Film zu maskieren. Geeignet für die Reparatur von Schweißnähten in Dosen wie z. B. für Aufschnitt.
2Pulverbeschichtungen
Pulverbeschichtungen bilden dicke, geschlossene Schichten und bieten so optimalen Schutz für Schweißnähte. Da bei der Verarbeitung keine Lösemittel freigesetzt werden, wird die Umweltbelastung reduziert. Sie finden breite Anwendung bei Lebensmittel- und Getränkedosen mit hohen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit. Man unterscheidet zwischen thermoplastischen und duroplastischen Pulverbeschichtungen.
▶ Thermoplastische Beschichtungen: Sie bestehen hauptsächlich aus Polyesterpulver, Titandioxid, Bariumsulfat usw. Die Filmbildung ist ein einfacher Schmelzprozess. Beim Einbrennen nach dem Sprühen der gesamten Dose schmilzt die Reparaturbeschichtung erneut und bildet sich, sobald die Temperatur den Schmelzpunkt der Pulverbeschichtung erreicht. Diese Beschichtungen sind hochflexibel und widerstehen verschiedenen mechanischen Belastungen, weisen jedoch eine geringere chemische Beständigkeit als duroplastische Beschichtungen auf und nehmen leicht Lebensmittelfarben auf. Ihre Haftung auf der Grundierung ist geringer als auf der Schweißnaht, wodurch eine brückenartige Bogenform entsteht.
▶ Duroplastische Beschichtungen: Sie bestehen hauptsächlich aus Epoxidharz/Polyester und härten nach dem Erhitzen durch Polymerisation zu hochmolekularen Verbindungen aus. Dadurch bilden sie dünnere Schichten als thermoplastische Beschichtungen, weisen jedoch eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, aber eine schlechtere Verarbeitbarkeit auf.
Reparaturbeschichtungen lassen sich in Flüssigbeschichtungen und Pulverbeschichtungen unterteilen. Jede Art weist aufgrund von Unterschieden in Zusammensetzung, Applikation und Aushärtungsprozessen einzigartige Eigenschaften auf.
1. Flüssigbeschichtungen
Dazu gehören Epoxid-Phenol-, Acryl-, Polyester-, Organosol- und pigmentierte Beschichtungen, die sich für die Reparatur von Schweißnähten in den meisten Lebensmittel- und Getränkedosen eignen.
▶ Epoxid-Phenol-Beschichtungen: Sie weisen wenige Mikroporen und eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Sterilisation auf, benötigen jedoch hohe Einbrenntemperaturen. Unzureichendes Einbrennen führt zu unvollständiger Aushärtung, wodurch die Beschichtung nach der Sterilisation weißlich wird und die Leistung sowie die Lebensmittelsicherheit beeinträchtigt werden. Zu langes Einbrennen verringert die Flexibilität und Haftung, wodurch die Beschichtung spröde und rissanfällig wird.
▶ Acryl- und Polyesterbeschichtungen: Bieten ausgezeichnete Haftung, Flexibilität, Chemikalienbeständigkeit und Sterilisationsbeständigkeit. Acrylbeschichtungen können jedoch Lebensmittelfarben absorbieren und weisen eine begrenzte Beständigkeit gegen Sulfidkorrosion auf.
▶ Organosol-Beschichtungen: Sie zeichnen sich durch einen hohen Feststoffgehalt aus und bilden blasenfreie, dicke Beschichtungen auf Schweißnähten. Ihre Flexibilität und Verarbeitbarkeit sind hervorragend. Sie benötigen weniger Einbrenntemperatur als andere Beschichtungen, weisen jedoch eine geringe Durchdringungsbeständigkeit auf und sind anfällig für Sulfidkorrosion, wodurch sie für schwefelhaltige Lebensmittel ungeeignet sind.
▶ Pigmentierte Beschichtungen: Werden typischerweise durch Zugabe von Titandioxid- oder Aluminiumpulver zu Organosol-, Epoxid- oder Polyesterbeschichtungen hergestellt, um Korrosionsstellen unter dem Film zu maskieren. Geeignet für die Reparatur von Schweißnähten in Dosen wie z. B. für Aufschnitt.
2. Pulverbeschichtungen
Pulverbeschichtungen bilden dicke, geschlossene Schichten und bieten so optimalen Schutz für Schweißnähte. Da bei der Verarbeitung keine Lösemittel freigesetzt werden, wird die Umweltbelastung reduziert. Sie finden breite Anwendung bei Lebensmittel- und Getränkedosen mit hohen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit. Man unterscheidet zwischen thermoplastischen und duroplastischen Pulverbeschichtungen.
▶ Thermoplastische Beschichtungen: Sie bestehen hauptsächlich aus Polyesterpulver, Titandioxid, Bariumsulfat usw. Die Filmbildung ist ein einfacher Schmelzprozess. Beim Einbrennen nach dem Sprühen der gesamten Dose schmilzt die Reparaturbeschichtung erneut und bildet sich, sobald die Temperatur den Schmelzpunkt der Pulverbeschichtung erreicht. Diese Beschichtungen sind hochflexibel und widerstehen verschiedenen mechanischen Belastungen, weisen jedoch eine geringere chemische Beständigkeit als duroplastische Beschichtungen auf und nehmen leicht Lebensmittelfarben auf. Ihre Haftung auf der Grundierung ist geringer als auf der Schweißnaht, wodurch eine brückenartige Bogenform entsteht.
▶ Duroplastische Beschichtungen: Sie bestehen hauptsächlich aus Epoxidharz/Polyester und härten nach dem Erhitzen durch Polymerisation zu hochmolekularen Verbindungen aus. Dadurch bilden sie dünnere Schichten als thermoplastische Beschichtungen, weisen jedoch eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, aber eine schlechtere Verarbeitbarkeit auf.
2. Schichtdicke
3. Integrität der Beschichtung
1. Schweißnahtqualität
Die Wirksamkeit flüssiger Reparaturbeschichtungen hängt maßgeblich von der Geometrie der Schweißnaht ab. Weist die Schweißnaht Spritzer, starke Extrusionen oder eine raue Oberfläche auf, kann die Beschichtung sie nicht vollständig abdecken. Auch die Dicke der Schweißnaht beeinflusst die Wirkung der Beschichtung; im Allgemeinen sollte sie weniger als das 1,5-Fache der Blechdicke betragen. Bei sekundär kaltgewalztem oder hochhartem Gusseisen liegt die Schweißnahtdicke zwischen dem 1,5- und 1,8-Fachen der Blechdicke.
Bei Schweißnähten, die ohne Stickstoffschutz hergestellt wurden, kann es aufgrund übermäßiger Oxidschichten zu einer schlechten Haftung der Reparaturbeschichtung kommen, was bei nachfolgenden Prozessen wie Bördeln, Einschnüren und Aufweiten zu Rissen in der Beschichtung führen und die Integrität der Reparaturbeschichtung beeinträchtigen kann.
Pulverbeschichtungen eignen sich aufgrund ihrer ausreichenden Dicke hervorragend zur Behebung von Problemen mit freiliegendem Metall, die durch Schweißfehler verursacht werden, und bieten einen ausgezeichneten Schutz für die Schweißnaht.
2. Blasen
Ungeeignete Lösemittelzusammensetzungen in flüssigen Reparaturbeschichtungen können die Integrität der Beschichtung beeinträchtigen. Enthalten flüssige Beschichtungen zu viele niedrigsiedende Lösemittel, steigt die Temperatur beim Einbrennen zu schnell an oder ist die Temperatur der Schweißnaht zu hoch, verdunstet ein Großteil des Lösemittels. Dies führt zur Bildung von Blasensträngen oder Mikroporen in der Beschichtung, wodurch die Deckkraft und die Schutzwirkung auf die Schweißnaht reduziert werden.
4. Backen und Aushärten
1. Aushärtungsprozess von Reparaturbeschichtungen
Das Einbrennen und Aushärten von Flüssigbeschichtungen lässt sich grob in folgende Phasen unterteilen: Zunächst glättet und benetzt die Beschichtung die Schweißnaht und die Fehlstellen (ca. 1–2 Sekunden). Anschließend verdunstet das Lösungsmittel und bildet ein Gel (dies sollte innerhalb von 3–5 Sekunden abgeschlossen sein; andernfalls verläuft die Beschichtung von der Schweißnaht). Abschließend erfolgt die Polymerisation. Die Beschichtung muss ausreichend Wärme erhalten, da dies die Dicke und die Leistungsfähigkeit der Reparaturbeschichtung maßgeblich beeinflusst. Wie bereits erwähnt, kann ein zu schneller Temperaturanstieg beim Einbrennen leicht zu Blasenbildung führen, während ein zu langsamer Temperaturanstieg aufgrund der kurzen Spitzentemperatur zu einer unzureichenden Aushärtung führen kann.
Unterschiedliche Beschichtungen haben unterschiedliche Spitzenzeiten beim Einbrennen; Epoxid-Phenol-Beschichtungen benötigen längere Zeiten als Organosol-Beschichtungen, was bedeutet, dass sie zum Einbrennen mehr Hitze benötigen.
Bei Pulverbeschichtungen schmelzen thermoplastische Beschichtungen während des Einbrennens einfach zu einem Film, ohne zu polymerisieren. Duroplastische Beschichtungen hingegen durchlaufen nach der Vorpolymerisation und dem Schmelzen eine Additions-Polymerisation und vernetzen sich zu hochmolekularen Verbindungen. Daher steht die Einbrenntemperatur in engem Zusammenhang mit der Leistungsfähigkeit der Reparaturbeschichtung.
2. Einfluss des Aushärtungsgrades auf die Beschichtungsleistung
Reparaturbeschichtungen entfalten ihre Eigenschaften erst nach vollständiger Aushärtung. Unzureichende Aushärtung führt zu vielen Mikroporen und schlechter Verarbeitbarkeit; beispielsweise können unzureichend ausgehärtete thermoplastische Pulverbeschichtungen beim Bördeln Falten werfen. Zu langes Aushärten beeinträchtigt die Haftung; so werden beispielsweise überhärtete Epoxid-Phenol-Beschichtungen spröde und neigen beim Bördeln, Einziehen und Aufbügeln zu Rissen. Darüber hinaus ist eine ausreichende Abkühlung nach dem Aushärten entscheidend für die Leistungsfähigkeit der Reparaturbeschichtung. Wird beispielsweise eine thermoplastische Pulverbeschichtung nach dem Aushärten nicht schnell auf Raumtemperatur abgekühlt, kann sie beim Bördeln reißen. Der Einsatz einer Kühlvorrichtung nach dem Ofen kann Risse in der Reparaturbeschichtung beim Bördeln verhindern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass zur Sicherstellung der Qualität der Reparaturbeschichtung – d. h. geringer Porosität und guter Verarbeitbarkeit – die Kontrolle der Dicke und des Aushärtungsgrades der Beschichtung unerlässlich ist.
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Veröffentlichungsdatum: 16. Juli 2025