Bei kohlefaserverstärkten Kunststoffen – kurz CFK – ist, speziell wenn es sich um Sichtkarbon handelt, der Erhalt der optischen Eigenschaften enorm wichtig. Mit einem neuen funktionellen Klarlack kann auch bei höheren thermischen Belastungen die Verfärbung auf ein Minimum reduziert werden.

Im Zuge von Leichtbau in Sport- und Elektromobilität kommt immer mehr CFK zum Einsatz. Dieser Werkstoff bietet hervorragende Eigenschaften und ermöglicht eine deutliche Gewichtsersparnis. In Anwendungen – vor allem auch bei Luxusautomobilen – wird gewünscht, die Faserverbundoptik durch die Beschichtung mit einem geeigneten Klarlack beizubehalten.

Bei speziellen Anwendungen kann es dazu kommen, dass das Sichtkarbon witterungs- und thermischen Einflüssen ausgesetzt ist. Dadurch kommt es vor allem zu zwei unterschiedlichen Erscheinungen.

Print-through

Es gibt den Effekt des Faserverbunds, dass es zu einem Durchdrücken der Struktur kommt. Im Englischen nennt man diesen Effekt auch Print-through. Diese Erscheinung kann nach thermischer Belastung und auch nach den gängigen Kurzbewitterungsmethoden der Automobilindustrie festgestellt werden. Es wird davon ausgegangen, dass es durch die unterschiedliche Ausdehnung der Fasern, des verwendeten Klebstoffs und der Beschichtung zu dieser Auffälligkeit kommt.

Thermische Verfärbung

Durch die guten adhäsiven Eigenschaften von Epoxidharzen werden diese auch in CFK-Werkstoffen zum Verbinden der Fasern verwendet. Sie bilden außerdem eine gute Haftungsgrundlage für die weitere Beschichtung. Bei Sichtkarbon kommt es allerdings zu zwei Problemen. Zum einen zersetzt sich das Epoxidharz durch UV-Strahlung und unter thermischer Belastung kommt es zusätzlich zu einer starken Gelbfärbung.

Anwendungsfall Leichtbaufelge

Im Idealfall versucht man die genannten Einflüsse zu vermeiden um die Optik beizubehalten. Wenn man nun aber ein attraktives Design mit Funktionalität verbindet, kann man die Belastung oft nicht gänzlich vermeiden. Hier ist eine innovative Beschichtung gefragt.

Im vorliegenden Fall ging es um eine Leichtbaufelge mit Sichtcarbonelementen für einen vollelektrischen Sportwagen. Mit einem herkömmlichen Klarlack kann man CFK zwar vor UV-Strahlung schützen und eine tolle Optik erreichen, jedoch stößt man bei höheren Temperaturen an Grenzen. Daher war eine Neuentwicklung notwendig, die speziell auf diese höheren Temperaturen ausgelegt ist. Mittels statistischer Versuchsplanung wurden diverse Rohstoffe beurteilt und hierdurch konnte ein neues Lacksystem entwickelt werden das den Anforderungen gerecht wird.

Die Verfärbungsanforderung für die Leichtbaufelge wurde bei einer Belastungsdauer von 50 h 150 °C + 10 h 180 °C auf einen dE < 1,0 vom Sportwagenhersteller festgelegt. Die neue Beschichtung zeigt bei dieser thermischen Belastung für sich alleine keinerlei Verfärbung und schützt zusätzlich noch aktiv das Epoxidharz vor thermischer Zersetzung. Auch auf den Einfluss der UV-Strahlung musste Rücksicht genommen werden. Zusätzlich zur thermischen Beständigkeit können die Bewitterungsanforderungen von 1500 h nach PV 3930 und PV 3929 erfüllt werden.

Portfolio-Erweiterung für einen Zukunftsmarkt

Der Markt für die Leichtbauweise am Elektroautomobil wächst immer weiter und fordert innovative Lösungen. Das neue Lacksystem hebt sich deutlich von den bisherig verwendeten Klarlacken ab und bietet bei Anwendungen mit höheren thermischen Einflüssen einige Vorteile. Hinzu kommen eine gute Verarbeitbarkeit und ein guter Verlauf der zu einem geringeren Polieraufwand führt. Das neue Lacksystem ist auch in matt verfügbar was die Designmöglichkeiten weiter abrundet.