Zinkstaub-Grundierung — wie ein 2K-Systemaufbau zwanzig Jahre hält

Ein Korrosionsschutz-Aufbau, der zwei Jahrzehnte hält, hat in der Regel drei Schichten. Er hat eine zinkstaubhaltige Grundierung, die auf den nackten Stahl gespritzt oder gestrichen wird; er hat eine eisenglimmerverstärkte Zwischenschicht, die UV-Strahlung reflektiert und die mechanische Robustheit liefert; und er hat einen 2K-PU-Decklack, der die optische Endqualität und die chemische Beständigkeit gegen Salznebel, Treibstoff und gelegentlichen Bremsenreiniger sicherstellt. Jede dieser drei Schichten erfüllt eine andere Aufgabe, und keine ist verzichtbar.

Warum Zinkstaub kathodisch wirkt

Stahl rostet, weil Eisen in Gegenwart von Wasser und Sauerstoff oxidiert. Die elektrochemische Reaktion ist eine Sache von Potenzialdifferenzen: Eisen hat ein Standardpotenzial von etwa −0,44 V, Zink dagegen von etwa −0,76 V. Wenn Zink und Eisen in elektrischem Kontakt stehen und beide gleichzeitig in Kontakt mit einem Elektrolyten (Regenwasser, Salznebel, Kondenswasser) kommen, wird das unedlere Zink zur Anode und löst sich auf, das Eisen bleibt als Kathode geschützt. Das ist das Prinzip der galvanischen Opferreaktion — und das ist exakt das, was eine Zinkstaub-Grundierung in der Praxis liefert.

In einer guten Grundierung sitzen 80 bis 92 Gewichtsprozent metallischer Zinkstaub im trockenen Film. Das ist ein höherer Zinkanteil als in einer galvanischen Verzinkung (die liegt bei reiner Zinkschicht von 5–20 µm), aber dafür ist eine Beschichtungsdicke nicht 10 µm, sondern eher 60–80 µm. Pro Quadratmeter Stahlfläche werden so 350 bis 450 g Zink eingebracht — eine respektable Opferanoden-Menge, die unter normalen Witterungsbedingungen 15 bis 25 Jahre vor sich hin abreagieren kann, bevor sie verbraucht ist.

Schicht 1 — die Grundierung

Die Wahl zwischen Epoxid-Zinkstaub-Grund und Ethylsilikat-Zinkstaub-Grund ist die erste Verzweigung. Epoxid-Systeme sind 2K-Produkte (Stammlack plus Härter), arbeiten auch bei suboptimaler Substratreinheit noch passabel und sind in Werkstattumgebung der Standard. Ethylsilikat-Systeme erreichen eine höhere Härte und Hitzebeständigkeit (bis 400 °C dauerhaft), verlangen aber Sa-2½-Strahlreinheit nach ISO 8501-1 und sind im Heimwerker-Setting kaum sauber zu verarbeiten.

Für den Werkstatt-Einsatz auf vorbereitetem Stahl (Schleifgrad St 2 bis St 3, also Drahtbürste oder Nadelentroster bis blanker Stahl mit leichtem Restrost) ist Epoxid-Zinkstaub die richtige Wahl. Schichtdicke 60–80 µm trocken, das entspricht ungefähr 100–140 µm nass. Verarbeitungstemperatur 10–25 °C, Luftfeuchte unter 80 %, Stahltemperatur mindestens 3 °C über Taupunkt — sonst kondensiert Wasser unter dem frischen Film und bildet Blasen.

Trocknungszeit bei 20 °C: staubtrocken nach 30 Minuten, grifftrocken nach 4 Stunden, durchgetrocknet und beschichtbar nach 16 bis 24 Stunden. Wer eine 2K-Verarbeitungszeit von 4 bis 6 Stunden im Topfleben hat, sollte nur die Mengen anmischen, die in diesem Fenster auch verarbeitet werden — Restmengen sind nach Ablauf der Topfzeit Sondermüll, kein Reservematerial für nächste Woche.

Schicht 2 — Eisenglimmer-Zwischenschicht

Die Zwischenschicht trägt zwei Funktionen, die der Grundierung fehlen. Erstens enthält sie Eisenglimmer, ein plättchenförmiges Eisen(III)-oxid-Pigment (Mineralname: Hämatit-Spaltprodukte), das sich beim Filmbildungsprozess parallel zur Oberfläche anordnet. Das ergibt eine lamellare Sperrschicht, die Wasserdampf und Sauerstoffdiffusion deutlich verlangsamt — die Diffusionsstrecke wird durch die überlappenden Plättchen drei- bis fünffach verlängert, was die effektive Permeabilität entsprechend reduziert.

Zweitens reflektiert Eisenglimmer UV-Strahlung. Die meisten Bindemittel — auch Epoxidharze — sind nicht dauerhaft UV-stabil; eine direkt der Sonne ausgesetzte Epoxid-Grundierung kreidet binnen 12 bis 24 Monaten aus. Die Eisenglimmer-Schicht zwischen Grundierung und Decklack schirmt diesen Effekt ab und verlängert die Lebensdauer der Gesamt­beschichtung um Jahre.

Schichtdicke 60–100 µm trocken. Verarbeitungs­fenster wie bei der Grundierung. Wichtig: die Eisenglimmer-Schicht wird innerhalb des Überarbeitungsintervalls der Grundierung aufgebracht — typisch zwischen 24 Stunden und 7 Tagen nach der Grundierung. Wartet man länger, muss vor dem Auftrag der Zwischenschicht angeschliffen werden, weil die Grundierung sonst „ablehnt”.

Schicht 3 — der 2K-PU-Decklack

Die dritte Schicht ist optisch und chemisch. Ein 2K-Polyurethan-Decklack liefert die Endqualität: Farbton, Glanzgrad, UV-Stabilität, chemische Beständigkeit. Schichtdicke 50–80 µm trocken. Verarbeitung wie 2K üblich, mit Härter, Topfzeit 3 bis 6 Stunden.

Wer auf einer ehrlichen Werkstückoberfläche steht — einem Tor, einem Träger, einer Karosserie — landet damit bei einer Gesamttrockenschichtdicke von 170 bis 260 µm. Das ist die Größenordnung, in der ein C5-System nach ISO 12944 für küstennahe Industrieatmosphäre angesetzt wird, mit einer erwarteten Schutzdauer „hoch” (15 Jahre und mehr).

Typische Fehlstellen

Was diesem Aufbau in der Werkstattpraxis am häufigsten den Garaus macht, sind nicht die Materialfehler, sondern die Ausführungsfehler:

• Zu dünne Grundierung in den Kanten. Lacke ziehen sich an Kanten zusammen — eine 80-µm-Soll-Schicht ist an der Kante oft nur 30 µm dick. Lösung: Kantenschutz durch streichendes Vorauftragen mit dem Pinsel (sogenanntes „Stripe Coat”), bevor die Fläche gespritzt wird.
• Folge­anstrich auf unausgehärteter Vorschicht. Ein 2K-Epoxid-Grund braucht mindestens 16 Stunden bei 20 °C, bevor die Zwischenschicht aufgebracht werden darf. Wer das hektisch unterläuft, bekommt Lösemittel­einschluss und spätere Blasenbildung.
• Vernachlässigte Bohrungen, Schraubenlöcher, Schweißnähte. Die Grundierung muss bis in jede Kapillare; ein Schweißnaht-Abschnitt, an dem nur die obere Schicht ankam, ist die garantierte Folgekorrosion in zwei Jahren. Wer schweißt, plant die Beschichtung ein — nicht andersherum.
• Falsche Lagerung der angerührten Mischung. 2K-Material gehört in der Topfzeit verarbeitet. Eine Lacktasse, die zwischendurch in die Sonne gestellt wurde, hat eine Topfzeit nicht von 5 Stunden, sondern von 90 Minuten.

Was kostet ein solcher Aufbau?

Materialseitig — und ohne Marken zu nennen — liegt ein professioneller Drei-Schicht-Aufbau bei 8 bis 14 € pro Quadratmeter Materialkosten. Verarbeitungszeit bei sauberer Vorbereitung etwa 30 bis 45 Minuten pro Quadratmeter (Streichen) oder 10 bis 15 Minuten pro Quadratmeter (Spritzen). Im Vergleich: ein Einschichtsystem aus dem Baumarkt kostet 4 bis 6 €/m² und hält am Wetter zwei bis vier Jahre. Die Frage, was günstiger ist, hängt davon ab, wer das Gerüst am Ende vier­mal in zwanzig Jahren aufbaut.

Im nächsten Aufsatz

In der kommenden Ausgabe behandeln wir die mechanische Vorbereitung im Detail: welcher Schleifgrad nach ISO 8501-1 für welches System nötig ist, wie eine Drahtbürste an der Bohrmaschine sich vom Sandstrahl unterscheidet, und warum die Oberflächen­rauheit Rz nicht egal ist.