Öle und Fette sind nicht alles 1

Viele Konstrukteure haben ein erhebliches Wissensdefizit was Schmierstoffe betrifft – sie geben sich oft mit der zweit- oder drittbesten Lösung zufrieden. Für eine Reihe von Anwendungen sind Gleitlacke die bessere Alternative zu Schmierölen und Schmierfetten.

Gleitlacke sind Suspension von Festschmierstoffpulvern in einem Bindemittel. Zur Herstellung der Suspension wird ein Lösemittel benötigt, die dritte Komponente eines flüssigen Gleitlackes. Um bestimmte Vorteile noch zu verstärken, aber auch Nachteile zu mindern, werden Additive der Gleitlacksuspension zugegeben. Die Gleitlackschmierung ist eine Verlustschmierung. Wird der notwendige Verschleißvorgang nicht eingeleitet beziehungsweise aufrechterhalten, kann der Schmierstoff an der Reibstelle nicht wirken.

Schon bei der ersten Bewegung der Reibstelle wird der Gegenlaufpartner auf der Schicht abrasiv wirken. Das abgeriebene Gemisch aus Festschmierstoff und Binder wird aber nicht aus der Reibstelle heraustransportiert, sondern setzt sich in den Rauheitstälern des Gegenlaufpartners fest. Bei genügendem Abrieb werden selbst die Rauheitsspitzen von einem schützenden Schmierfilm umhüllt, es hat sich der Transferfilm aufgebaut. In diesem Fall sind ein Optimum an Reibungsminderung und ein weitgehend verschleißfreier Zustand erreicht.

Da der Transferfilm nur physikalisch verankert ist, wird er mit der Zeit abgetragen. Die Abrasivität des zweiten Reibpartners steigt wieder an. Es kommt erneut zum Abrieb und wiederum zur Transferfilmbildung. Da einerseits Gleitlackabrieb notwendig ist um den Schmiervorgang einzuleiten, andererseits aber die Gleitlackschicht möglichst lange halten soll, ist für die Gleitlackauswahl die Verschleißfestigkeit einer Schicht von besonderer Bedeutung. Bei weniger stabilen Schichten wird eine sehr niedrige Reibungszahl erreicht, die gewünschte Lebensdauer fehlt aber. Extrem verschleißfeste Formulierungen haben den Nachteil, dass das Maximum an Reibungsabsenkung nicht erreicht wird.

Wichtiges Einsatzgebiet für Gleitlacke ist die Schrauben- und Dichtungsbeschichtung. Gewindegänge und die Kopfauflage erhalten die notwendige Schmierstoffmenge, sodass kalkulierbare tribologische Verhältnisse herrschen. Werden Dichtungen ohne Schmierstoff montiert, besteht die Gefahr der Vorschädigung.

Gleitlacke werden auch als Notlaufschmierstoff für Reibstellen mit traditioneller Schmierung eingesetzt. Bricht der hydrodynamische  Schmierfilm zusammen, übernimmt der Gleitlack die Schmierfunktion. Ein anderes Einsatzgebiet für Gleitlacke ist die Einlaufoptimierung dynamisch beanspruchter Reibstellen mit traditioneller Schmierung. Da sich durch die Gleitlackschicht der Anfangsabrieb (Einlauf) reduziert, treten die negativen Einflussfaktoren der Ölverschmutzung durch feinste Metallpartikel später auf. Der Alterungseffekt wird gebremst, die Ölstandszeit verlängert.

Bestimmte Kunststoffe benötigen einen Haftvermittler als Zwischenstufe. Bei metallischen Oberflächen ist eine ausreichende Oberflächenrauheit für die Gleitlackverankerung notwendig (Ra 0,6 bis 1,0 µm). Zur Verbesserung der Haftfestigkeit, aber auch zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit  werden Phosphatschichten vor der Gleitlackbeschichtung empfohlen (Schichtdicke 3 bis 8 µm).

Werden Gleitlacke eingesetzt, so ist der notwendige Platz zu schaffen. Die Standardschichtdicke einer Beschichtung liegt zwischen 7 und 15 µm. Dieser Platzbedarf muss bei der Kon-struktion berücksichtigt werden, ebenso dass nach dem Gleitlackabtrag eine Spiel-veränderung eingetreten ist, die die Konstruktion auch vertragen muss.
Häufig wird aus Kostengründen nur ein Reibpartner des Tribosystems beschichtet. Dieser gleitet dann auf dem unbeschichteten Teil, es kommt zum Schichtverschleiß. Damit die Standzeit der Beschichtung nicht zu kurz ist, sollte die Oberflächenrauheit des unbeschichteten Gegenlaufpartners auf keinen Fall ein Ra von 0,8 µm überschreiten, die ideale Rautiefe liegt bei einem Ra von 0,2 bis 0,4 µm. Die tatsächliche optimale Oberflächenrauheit des Gegenlaufpartners ist belastungs- und temperaturabhängig.

In den Unterlagen vieler Gleitlackhersteller werden Einsatztemperaturen angegeben, die leicht zur Fehlinterpretation führen können. In der Regel ist hier die thermische Beständigkeit des Gleitlackbinders (Phenol-, Epoxid-, Siliconharze usw.) gemeint, hat also nichts mit der zulässigen Temperatur einer tribologisch belasteten Gleitlackschicht zu tun.

Die Abriebfestigkeit des Gleitlackbinders ist stark von der Reibstellentemperatur abhängig. Je höher sie ist desto kürzer ist ihre Standzeit. Für die untere Einsatztemperatur werden Binderversprödung oder die Haftfestigkeit der Schicht herangezogen. Wer auf Nummer Sicher gehen möchte, sollte sich vom Gleitlackhersteller Verschleißkennwerte unter repräsentativen tribologischen Bedingungen geben lassen (Temperatur, Belastungshöhe und -art, notwendiger Schleppweg).

Der erste Schritt der Gleitlackauswahl ist ein Anforderungsprofil für die Beschichtung zu definieren. Praxiserfahrungen mit beschichteten Bauteilen die unter ähnlichen Betriebsbedingungen laufen sind Gold wert. Der zweite Schritt ist dem Gleitlacklieferanten das Anforderungsprofil mitzuteilen und einen Produktvorschlag einzufordern. Sollten für die Produktbeschreibungen keine DIN-Prüfungen angegeben sein, ist es notwendig, Informationen über die Prüfbedingungen einzuholen. Der dritte Schritt ist schließlich ein Bauteilversuch unter repräsentativen Belastungen. Werden dabei ausreichende Laufzeiten erreicht, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass die Lösung auch praxistauglich ist.

Resümee
Gleitlacke können mit vielen gängigen Lackierungsverfahren appliziert werden. Für Kleinserien und für Reparaturen eignen sich manuelle Auftragsverfahren wie tauchen, spitzen, streichen. Für größere Stückzahlen sind die maschinellen Applikationstechniken wie beispielsweise trommeln, zentrifugieren oder elektrostatisches Sprühen besser geeignet. Für Schrauben, Bolzen, Stifte oder andere Kleinteile ist das Trommelverfahren besonders kostengünstig. Je nach Bauteilgröße können in einem Arbeitsgang bis zu 10 000 Stück und mehr beschichtet werden. Was die Gesamtkosten für eine Beschichtung angeht ist anzumerken, dass der Endpreis nur zu einem geringen Teil von dem Beschichtungsstoff beeinflusst wird. Allgemein wird von 10 bis 20 % ausgegangen.

Gleitlacke sind keine Lückenbüßer. Werden bestimmte Konstruktionsregeln eingehalten, sind sie eine wirkliche Alternative zu Schmierfetten und Schmierölen. Wenn das Ergebnis einer Beschichtung  einmal nicht zufrieden stellend ist, ist der Gleitlack am wenigsten schuld. Versagen Gleitlacke, sind Konstruktionsfehler, aber auch Fehler bei der Beschichtung fast ausnahmslos die Ursache. Wer Gleitlacke auf Zuruf vorschreibt und es zu keinen Frühausfällen kommt, hat sehr großes Glück. Und Glück ist bekanntlich sehr launisch. Viel besser ist da schon sich mit den Gleitlacken anzufreunden und durch eine gleitlackgerechte Konstruktion deren Vorteile zukünftig zu nutzen.