Projekt 23875/01

Ersatz von allergenen Nickelbeschichtungen durch ein hochwertiges Verzinkungsverfahren

Projektträger

Metallveredelungswerk Sulz GmbH
Bahnhofstr. 82
72172 Sulz
Telefon: 07454/92577

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

In der Möbelindustrie werden vernickelte Beschläge, Griffe und Scharniere aufgrund ihres hochwertigen, edelstahlähnlichen Aussehens sehr geschätzt. Da Nickel jedoch ein Allergen ist, das die sog. Nickelallergie in Form von roter Hautfärbung, Jucken, Bläschenbildung und Nässen auslöst, soll die Vernickelung durch eine verträglichere Oberflächenbeschichtung ersetzt werden. Aus Qualitäts- und Marketinggründen muss dabei ein ähnlich hochwertiges Aussehen erzielt werden.
Das umweltrelevante Entwicklungsziel besteht im Ersatz von allergenen Nickelbeschichtungen, die insbesondere in der Möbelindustrie zu über 90% auf Metallteilen angewandet werden, durch eine Beschichtung auf Zinkbasis mit ähnlich hochwertigem Aussehen (Nickel-Look), was bisher durch keine Verzinkung gelingt. Die wirtschaftliche Zielsetzung ist eine deutliche Preisreduzierung der Beschichtung von annähernd 50% gegenüber dem Vernickeln. Als technisches Ziel soll das Beschichtungssystem eine Oberflächenkorrosion bis zu 500 Stunden bei Salzsprühtests gemäß DIN 50021 in der Salznebelkammer verhindern.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDer Lösungsansatz besteht darin, die Optik der Zinkoberfläche mittels einer geeigneten, noch zu entwickelnden Passivierung (chrom(VI)-frei) soweit zu verändern, dass sie von Nickel nicht zu unterscheiden ist. Konkret soll ein Beschichtungssystem entwickelt werden, das aus einer Zinkschicht mit geeigneter Struktur und einer sehr dicken Passivschicht besteht. Diese muss deutlich dicker sein, als die heute be-kannt erzeugbaren Schichten, um später noch geeignete, dem Nickel optisch sehr ähnliche Farbpigmente aufnehmen zu können. Die dann in Erscheinung tretenden natürlichen Spektralfarben müssen durch die Veränderung der Lichtbrechung mittels eines Topcoats unterdrückt werden.
Das Vorhaben soll aus einer Laborphase und einer Umsetzungsphase bestehen. In der Laborphase sollen völlig neue Rezepturen für Zinkelektrolyte und für Passivierungen entwickelt und an kleinen Prüfkörpern getestet werden. In der Umsetzungsphase soll in der Herstellung von Nullserien durch Optimierung des Verfahrens eine hohe Prozesssicherheit erreicht werden, so dass die neue Beschichtung auf Zinkbasis auch im großtechnischen Maßstab mit hohen Stückzahlen reproduzierbar und mit hoher Qualität durchführbar ist.
Eine Erstbemusterung der neu entwickelten Oberfläche soll durch einen Pilotkunden vorgenommen werden.


Ergebnisse und Diskussion

Das wichtigste Vorhabensergebnis besteht darin, dass eine Beschichtung auf Zinkbasis mit ähnlich hochwertigem Aussehen wie Nickel (Nickel-Look) erreicht wurde. Sehr wichtig ist auch das Fehlen jeglicher irisierender Effekte, während verzinkte Teile sonst einen grün-bläulichen Schimmer zeigen. Damit können Allergien, die durch vernickelte Möbelbeschläge ausgelöst werden, in Zukunft vermieden werden. Die Beschichtung besteht aus einer speziellen Verzinkung mit gleichmäßig kristallinem Schichtaufbau, einer Chrom(VI)-freien Heißdickschichtpassivierung und einer transparenten Versiegelung.

Mit der neuen Beschichtung wird ein Korrosionsschutz von 500 Stunden auf Rotrost erreicht. Damit wurden die Vorhabensziele des Ersatzes von allergenen Nickelbeschichtungen durch ein kostengünstiges Verfahren mit hohem Korrosionsschutz vollständig erreicht.

Aus technologischer Sicht wurden die für eine Oberfläche von Beschlägen maßgeblichen Eigenschaften Temperaturbeständigkeit, Griffbeständigkeit (ausreichend für Beschläge, nicht aber für Türklinken aufgrund des sauren Milieus durch Handschweiß), Reibfestigkeit, UV-Beständigkeit und Farbresistenz allesamt erreicht.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Derzeit läuft eine Bemusterungsphase der neuen Oberfläche bei mehreren potenziellen Kunden und Anwendern aus den Bereichen Beschläge, Griffe, Scharniere und Verbindungsteile für Möbel sowie Beschläge (ohne Klinken) für Fenster und Türen.

Als nächste Schritte wird das neue Verfahren mit reproduzierbarer Farbgebung großtechnisch umgesetzt und direkt den Kunden des Metallveredelungswerkes Sulz angeboten. (Direktakquisition). Unter diesen Kunden befinden sich auch Marktführer für Möbelbeschläge und Verbindungselemente. Zur weiteren Vermarktung werden ab Herbst 2007 die Internetseite des Metallveredelungswerks ergänzt und Fachartikel bzw. Anzeigen in einschlägigen Zeitschriften geschaltet.


Fazit

Die Vorhabensziele wurden vollständig erreicht. Die neue hochwertige Verzinkung verbraucht gegenüber dem Vernickeln weniger Energie, ist kostengünstiger hinsichtlich der Rohstoffbeschaffung und besitzt den wesentlichen Vorteil, dass sie keine Allergien ausgelöst. Die Reduzierung der Quellen für die Zinkallergie ist auch von volkswirtschaftlichem Nutzen, wenn zunächst Möbelbeschläge, -griffe und -scharniere und später auch andere Werkstücke, wie z. B. Schrauben oder Elektroarmaturen, nicht mehr vernickelt zu werden brauchen. Wenn weniger Menschen an Nickelallergie erkranken, wird das einen Beitrag zur Reduzierung der Kosten im Gesundheitswesen leisten.

Im Vorhaben wurde für die neue Beschichtung annähernd Prozesssicherheit erreicht. Diese ist für die Serienfertigung insbesondere bei Trommelware noch zu verbessern. Die Färbung muss unter Produktionsbedingungen vollständig reproduzierbar sein. Denn spätere Chargen müssen genau den gleichen Farbton treffen, wie frühere Chargen, denkt man z. B. an den teilweisen Ersatz oder Austausch von Möbelbeschlägen.

Das neue Verfahren kann als eine strategische Oberfläche betrachtet werden, die nicht nur von unseren Kunden stark nachgefragt werden wird, sondern die auch von den Anbietern von Möbelbeschlägen und verbindern als gesundheitsfreundlich und umweltschonend vermarktet werden kann.