Der vollständige Leitfaden für PVDF-Beschichtungen
Ein Einblick in PVDF-Formeln, Prüfverfahren und Anwendungsprozesse für Coil- und Extrusionsbeschichtungen
Erkunden Sie Themen zu PVDF-Architekturbeschichtungen
Heutzutage gibt es Metallbeschichtungen in allen Farben, Texturen und Mustern, und da die Unternehmen weiterhin innovative und technologisch fortschrittliche Lösungen entwickeln, ist es nicht verwunderlich, dass die Grundlage ihres Erfolgs auf Beschichtungen auf PVDF-Harzbasis beruht. Ganz gleich, in welchem Teil des Landes Sie leben oder welchen Beruf Sie ausüben, PVDF-Beschichtungen sind wahrscheinlich ein Teil Ihres Lebens, ohne dass Sie es überhaupt wissen. Von Scheunen und Lagerhallen bis hin zu Arenen und Wolkenkratzern, überall auf der Welt werden Außenverkleidungen aus Metall mit PVDF-Beschichtungen versehen. Was also sind PVDF-Beschichtungen und wie haben sie sich in der Industrie durchgesetzt?
Was sind PVDF-Beschichtungen?
Polyvinylidendifluorid (PVDF)
//Nomen: Fluorpolymerharz, das in Metallbeschichtungen für den Außenbereich verwendet wird, um Haltbarkeit und Witterungsbeständigkeit zu gewährleisten
Ursprünglich 1965 auf den Markt gebracht, haben sich 70 % Polyvinylidendifluorid-basierte Beschichtungen (PVDF) kontinuierlich zu einer der beliebtesten und angesehensten Coil- und Extrusionsbeschichtungen auf dem Markt entwickelt.
Im letzten halben Jahrhundert hat kein anderes architektonisches Produkt dem Lauf der Zeit besser standgehalten als 70 % harzbasierte PVDF-Beschichtungen. Kontinuierliche technologische Verbesserungen haben zur Langlebigkeit von PVDF beigetragen, was zu zusätzlichen Formulierungen und Verfahren für Anwendungen mit unterschiedlichen Anforderungen geführt hat.
Zur Entwicklung dieser Hochleistungs-PVDF-Beschichtungen haben die Hersteller einzigartige Rezepturen aus Harzen, Pigmenten, Lösungsmitteln und Additiven erstellt. PVDF-Beschichtungen werden von verschiedenen Herstellern unter verschiedenen Markennamen wie z. B. Fluropon hergestellt, so dass es für Branchenfremde oft schwierig ist, Beschichtungshersteller und Harzhersteller zu unterscheiden. Auch wenn die Beschichtungen verschiedener Hersteller oft ähnliche PVDF-Harze enthalten, können die Anwendung und die Leistung der Anstrichsysteme aufgrund der firmeneigenen Formulierungen der einzelnen Unternehmen unterschiedlich sein.
Zwei der bekanntesten Marken von PVDF-Harzen in den USA sind Hylar® von Solvay Solexis und Kynar® von Arkema Inc. Beide bieten eine vergleichbare Leistung gemäß den Industriestandards für die Bewitterung.
Führende Beschichtungshersteller entwickeln weiterhin einzigartige Formulierungen, die den wachsenden Anforderungen und kreativen Anwendungen von Architekten, Bauherren und Bauunternehmen gerecht werden. Zu den neueren Innovationen gehören energieeffiziente, solarreflektierende und farbverändernde Beschichtungen sowie verbesserte Anwendungseigenschaften und eine zuverlässigere Farbkonsistenz.
Vorteile von PVDF Coil- und Extrusionsbeschichtungen
PVDF-beschichtete Metallplatten werden weltweit für die Verkleidung monumentaler Bauwerke verwendet. Doch dieser branchenweit anerkannte Ruf ist nicht über Nacht entstanden.
PVDF-Lacke haben ihre Fähigkeit unter Beweis gestellt, eine lang anhaltende Farbbeständigkeit und dauerhafte Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse und Abrieb zu bieten. Diese beiden Vorteile haben Architekten und Designer in aller Welt dazu veranlasst, PVDF-Beschichtungen zum Schutz ihrer Metallarchitektur zu wählen. Weitere Vorteile sind:
Hervorragende Farbechtheit
Anorganische Pigmente in Kombination mit hochwertigen Harzen bestimmen die Farbe, die Leuchtkraft, die Haltbarkeit und die ästhetische Qualität der fertigen Beschichtung. Pigmente sind der Hauptbestandteil von Beschichtungen, die es ermöglichen, jede erdenkliche Farbe für die Metallarchitektur zu schaffen.
Filmintegrität und Qualität der Beschichtungshaftung
Eines der wichtigsten Merkmale von PVDF-Beschichtungen ist ihre Erosionsgeschwindigkeit, d. h. die Zeit, in der sich eine Beschichtung abbaut. Die Erosionsraten von PVDF-Beschichtungen sind relativ gering, ein wesentlicher Faktor für ihre fortschrittliche Farb- und Designlanglebigkeit. Die Qualität der Haftung von PVDF-Beschichtungen hängt von der Qualität der Grundierung ab, die auf dem Substrat haftet. Die Grundierung soll eine starke Verbindung mit dem PVDF-Decklack herstellen, die den Belastungen durch Umformung und Witterung standhält
UV-Beständigkeit
Von allen heute in Beschichtungen verwendeten Polymeren sind PVDF-Beschichtungen führend, wenn es um UV-Beständigkeit geht, und bieten eine umweltfreundliche Möglichkeit, der Wärmeaufnahme durch die Sonne zu widerstehen. PVDF-Beschichtungen tragen nicht nur dazu bei, die Energiekosten für die Kühlung zu senken und die Innenräume komfortabler zu gestalten, sondern dies geschieht auch ohne Abstriche bei der Haltbarkeit, Leistung oder Schönheit.
Glanzgrade
Glanzgrade verweisen auf den Glanz einer Lackierung. Metallbeschichtungen gibt es in einer Reihe von Glanzoptionen, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind. Die meisten PVDF-Rezepturen verwenden einen Standardglanzgrad.
Kreide- und Ausbleichbeständigkeit
Um den Schutz vor Auskreidung und Ausbleichen zu gewährleisten, ist die richtige Formulierung entscheidend. Kohlenstoff-Fluor-Bindungen sind eine der stärksten chemischen Bindungen überhaupt. Es ist diese Mischung von Inhaltsstoffen, die PVDF-Lacken ihre hartnäckige Widerstandsfähigkeit gegen Auskreidung und Erosion sowie gegen raue industrielle und atmosphärische Schadstoffe verleiht.
Wie aus der obigen Liste ersichtlich, bieten PVDF-Beschichtungen viele Vorteile, die sie zu einer perfekten Wahl machen, um Metallbauprodukte zu schützen und der Architektur ein lebendiges Aussehen für lange Zeit zu verleihen.
Wie PVDF-Beschichtungen hergestellt werden
Um die vielen Vorteile der Haltbarkeit und Ästhetik von PVDF-beschichteter Architektur zu erreichen, entwickeln die Hersteller einzigartige Formulierungen, die eine Mischung aus Harzen, Lösungsmitteln, Pigmenten und Additiven enthalten.
Harze
Harze sind der Hauptbestandteil, der das Erscheinungsbild, die Haltbarkeit und die Leistung einer Beschichtung bestimmt, und dienen als Bindemittel, das den Lackfilm bildet. Gängige Harzbezeichnungen außerhalb von PVDF-Beschichtungen sind Fluorethylenvinylether (FEVE), silikonmodifiziertes Polyester (SMP), vinylbeschichtetes Polyester (PVC) und Polyester.
Lösungsmittel
Lösungsmittel werden verwendet, um die Konsistenz einer Beschichtungsmischung zu verdünnen, damit sie richtig aufgetragen werden kann. Lösungsmittel verdampfen während des Aushärtungsprozesses kontinuierlich, während das Harzsystem am Substrat haftet.
Pigmente
Pigmente verleihen einer Beschichtung nicht nur Farbe und optische Merkmale, sondern beeinflussen auch ihre Haltbarkeit. Die Qualität der Pigmente trägt dazu bei, dass die Farbe einer Beschichtung erhalten bleibt.
Additive
Additive werden für die Verarbeitung von Pigmenten im Film, den Fluss und die Glätte, die Regulierung der Aushärtungsgeschwindigkeit und die Verbesserung von Härte, Glanz, Kratzfestigkeit und anderen Leistungsmerkmalen der Beschichtung verwendet.
Es gibt viele unterschiedliche Beschichtungen auf Harzbasis, aber bei PVDF-Lacken wird immer eine Kombination der oben genannten Inhaltsstoffe in unterschiedlichen Mengen verwendet, je nach Endverwendung der Beschichtung.
Die Rolle von Pigmenten in PVDF-Architekturbeschichtungen
Harze, Lösungsmittel und Additive sind für die korrekte Funktion von Beschichtungen unerlässlich, wobei die Pigmente den größten Einfluss auf die Farbe und die endgültige Ästhetik haben.
Es gibt verschiedene Formen von Pigmenten: anorganische (keramische), organische und perlglänzende oder metallisch glänzende. Diese drei Pigmentvariationen machen den Großteil der Beschichtungsformulierungen aus und können die Farbe, die Leuchtkraft, die Haltbarkeit und die ästhetische Qualität eines Endprodukts bestimmen.
Organische Pigmente
Organische Pigmente sorgen für leuchtende und lebendige Farben, sind aber wenig licht- und wetterbeständig, wenn sie allein verwendet werden. Diese Pigmente werden auf Kohlenstoffbasis und aus Erdölverbindungen hergestellt und sind teurer als anorganische Pigmente. Trotz ihrer dynamischen Farben bieten organische Pigmente weniger Schutz vor Witterungseinflüssen und lassen aufgrund ihrer höheren Opazität ultraviolettes Licht und Sauerstoff eindringen, wodurch chemische Bindungen zerstört werden.
Anorganische Pigmente
Anorganische Pigmente werden häufig verwendet, da ihre Farben licht- und hitzebeständiger sind und nicht ausbleichen. Anorganische Pigmente werden aus mineralischen Verbindungen hergestellt und sind preiswerter als organische Pigmente. Die meisten Beschichtungen, die hauptsächlich aus anorganischen Pigmenten bestehen, können zwar viele Jahre lang halten, bieten aber weniger leuchtende Farben und bestehen meist aus Erdtönen. Früher gab es anorganische Glanzpigmente, die jedoch Blei und Kadmium enthielten, die heute aus Gründen der Toxizität kaum noch verwendet werden.
Perlglanz- oder Metallglanzpigmente
Perlglanz- oder Metallglanzpigmente bestehen hauptsächlich aus winzigen Flocken von Aluminium, natürlichem Glimmer oder synthetischem glimmerähnlichem Material. Diese Pigmente verleihen einer Oberfläche Tiefe und Glanz und können je nach Lichteinfall und Blickwinkel des Betrachters sogar ihre Farbe verändern.
Viele Beschichtungsinnovationen und Farben entstehen durch die Modifikation dieser Pigmente und weiterer Beschichtungsbestandteile. Beispielsweise enthalten solarreflektierende Beschichtungen (SR) sonnenreflektierende Pigmente und bieten eine Haltbarkeit, die der Wärmeabsorption widersteht, ohne die Leistung oder Farbe zu beeinträchtigen. Angesichts solcher Fortschritte zeichnen sich PVDF-Beschichtungen im Herstellungsprozess durch mehrere Innovationskategorien aus.
Das strenge Prüfverfahren hinter PVDF-Lack für Metall
Um sicherzustellen, dass diese Beschichtungsformulierungen die Erwartungen erfüllen, müssen die Wissenschaftler die Leistung über alles andere stellen.
Aus diesem Grund ist das Testgelände von Sherwin-Williams in Fort Meyers so wichtig für die Entwicklung neuer Beschichtungsformulierungen.
Dieser von den Mitarbeitern als „Testzaun“ bezeichnete Standort ermöglicht es, die Verwitterung jeder Farbe und Beschichtungsformel im Laufe der Zeit zu messen. Beschichtete Metallplatten werden auf geneigten, offenen Gestellen angebracht, die zur Sonne ausgerichtet sind, in der Regel in einem Winkel von 45 Grad nach Süden, um eine maximale UV-Belastung zu erreichen.
Egal, ob die Umweltbedingungen UV-Strahlen, Feuchtigkeit, Salzsprühnebel, Korrosion oder andere Faktoren umfassen, der Standort bietet buchstäblich ein perfektes Umfeld für die Prüfung der Langlebigkeit von Beschichtungen und verschiedener Pigmentformulierungen.
Beschleunigte Tests
Zusätzlich zu den Praxistests mit dem Testzaun werden die Beschichtungsformeln in Labors beschleunigten Tests unterzogen. Bei dieser Methode werden spezielle Klimaschränke und Instrumente verwendet, um den Verwitterungsprozess zu beschleunigen und seine Auswirkungen unter extremen Bedingungen zu messen
PVDF-Beschichtungsverfahren für Band und Extrusion
PVDF-Beschichtungen auf Harzbasis sind sowohl als Coil- als auch als Extrusionsprodukte erhältlich. Jeder Typ eignet sich speziell für architektonische Metallbauprodukte.
Das PVDF Coil-Coating-Verfahren beginnt mit einem flachen, bandbeschichteten oder vorlackierten architektonischen Bauprodukt, das dann in eine bestimmte Form gebracht wird, die Wand- oder Dachplatten sowie Dachrinnen umfasst.
Im Gegensatz zum Coil-Coating-Verfahren, bei dem das Metall beschichtet wird, bevor es zu einem architektonischen Bauprodukt geformt wird, wird beim Aluminium-Strangpressen die Metallform hergestellt, bevor eine Oberflächenbehandlung aufgebracht wird.
Die Form der Matrize bestimmt die Form des Strangpressprodukts, und durch die Verwendung eines Aluminiumblocks mit einer leistungsstarken hydraulischen Presse können Strangpressen nahezu jede Form herstellen. Die gebräuchlichsten Beispiele für stranggepresstes Aluminium sind Fensterprodukte, zu denen Vorhangfassaden, Fensterumrahmungen, Schaufenster und Eingangssysteme gehören.
Fallstudie: PVDF-Beschichtungen verkleiden den Pavillon mit Farbe und Schutz
PVDF-beschichtete Metallplatten werden für eine Vielzahl von Bauwerken verwendet, von Grundschulen über Wohnhäuser bis hin zu The Pavilion, einer 96,5 Millionen Dollar teuren Basketball-Arena bei Ole Miss.
Die 1848 gegründete University of Mississippi hat die neue Arena in Auftrag gegeben, die als Mehrzweckarena für Veranstaltungen wie Basketballspiele von Männern und Frauen, Abschlussfeiern, Konzerte und andere universitätsweite Anlässe genutzt werden soll.
Die Arbeiten an der Einrichtung begannen mit dem ersten Spatenstich im Juli 2014 und wurden mit einem großen Festwochenende vom 7. bis 10. Januar 2016 feierlich eröffnet. Die Einrichtung wurde von AECOM Technology, einem Architektur- und Ingenieurbüro mit Sitz in Kansas City, Missouri, entworfen. BL Harbert International mit Sitz in Birmingham, Alabama, war der Generalunternehmer mit Erfahrung im Bau mehrerer anderer SEC-Arenen.
Die Einrichtung besteht aus einem dreistöckigen Stahlrahmen, der Stahlfachwerke trägt. Von außen wirkt das Gebäude trotz seiner Größe elegant, was durch die geschwungene Eingangsfassade mit Säulen unterstrichen wird, die das charakteristische geschwungene Dach von The Pavilion widerspiegelt. Das Dach ist mit einer Metallverkleidung von ACI Building Systems LLC verkleidet und mit Sherwin-Williams Fluropon in der Farbe Terrakotta, einem satten Erdton, beschichtet.
Die 70%ige PVDF-Beschichtung Fluropon von Sherwin-Williams in der Farbe Terrakotta ist ein hochwertiges, leistungsstarkes Produkt, das einige der fortschrittlichsten Haltbarkeits- und Ästhetikeigenschaften bietet. Architekten und Bauherren können sich darauf verlassen, dass die Fluropon-Beschichtung, die auf dem Dach von The Pavilion verwendet wird, Folgendes gewährleistet:
Filmintegrität und Qualität der Haftung
Kreide- und Ausbleichbeständigkeit
UV-Beständigkeit
Fluropon von Sherwin-Williams ist ein führendes Beispiel für eine moderne PVDF-Beschichtungsformulierung, die außergewöhnliche Beständigkeitseigenschaften aufweist. Im Beispiel von The Pavilion, kombiniert mit den ACI-Platten, wird das markante Dach über Jahre hinweg in glänzender Schönheit bestehen bleiben.
Über PVDF-Beschichtungen hinaus
PVDF-Beschichtungen haben sich ihren Ruf als branchenweit führende Beschichtungen für die Metallarchitektur aufgrund ihrer hervorragenden Farbbeständigkeit und dauerhaften Haltbarkeit gesichert.
PVDF ist jedoch nur eine Art von Beschichtung auf Harzbasis. Andere Arten sind SMP, FEVE, PVC und Polyester. Diese Sorten verfügen über Eigenschaften, die sie für bestimmte Situationen ideal machen.
SMP (silikonmodifiziertes Polyester):
SMP-Beschichtungen eignen sich ideal für raue Umgebungen, wie z. B. in der Industrie oder in der Landwirtschaft, wo die Farbe immer noch wichtig ist, aber die Abriebfestigkeit noch wichtiger ist.
Polyester:
Polyesterbeschichtungen bieten eine gute Witterungs- und Korrosionsbeständigkeit. Sie werden in der Regel für allgemeine Zwecke, Innenraumgeräte, Klimaanlagen für Wohngebäude, Verkleidungen, Dachrinnen und Schuppen verwendet.
FEVE (Fluorethylen-Vinyl-Ether):
FEVE-Beschichtungen sind in der Regel teurer, bieten aber einen höheren Glanz als PVDF. Sie bieten dieselben Vorteile wie PVDF-Bautenbeschichtungen sowie zusätzlichen Schutz vor Witterungseinflüssen.
PVC (vinylbeschichtetes Polyester):
PVC-Beschichtungen sind eine kostengünstige Option für die Verkleidung von Dachrinnen und Unterseiten von Fassaden oder Dächern.
Der Schlüssel zu einer erfolgreichen Oberflächenbehandlung ist die Auswahl der richtigen Beschichtungsformel für die jeweilige Anwendung. Vertrauen Sie auf das Fachwissen der Hersteller, um die beste Wahl für das jeweilige Projekt zu treffen.
Bei der Entwicklung von PVDF-Baubeschichtungen ist vieles zu beachten, von den geschützten Inhaltsstoffen bis hin zu zuverlässigen Tests. Dank der kontinuierlichen Verbesserungen und der fortschrittlichen Oberflächenbeschichtungen, die PVDF-Beschichtungen bieten, bleibt die monumentale Metallarchitektur auf der ganzen Welt über Jahre hinweg lebendig und dauerhaft.
Fordern Sie ein Farbmuster an, um herauszufinden, was für Ihr nächstes Metallarchitekturdesign möglich ist.