Mai 12

Die chemische Vorbehandlung im Fensterbau–Teil 1: Anodisierte/eloxierte Fensterprofile

Eine kleine Aluminiumpyramide von ca. 22 cm Höhe wurde bereits 1884 als ästhetischer Blitzableiter auf dem Washington Denkmal in den USA montiert. Kaum zu glauben, dass zu dieser Zeit das noch seltene Aluminium teurer als Silber war. Diese Aluminiumspitze gilt in Amerika gleichzeitig als erste, bekannte Anwendung von Aluminium am Bau und ist dort in etwa 170 Meter Höhe zu bewundern. Heutzutage muss man erfreulicherweise nicht erst auf 170 Meter Höhe klettern, um Aluminium an Bauwerken entdecken zu können. Aluminium findet sich z.B. im Fensterbau und gilt dort seit Jahrzehnten als besonders solides, widerstandsfähiges und somit zuverlässiges Material. Doch bevor das Endprodukt durch den Fensterbauer fertiggestellt wird, bedarf es zuvor zahlreicher mechanischer und chemischer Prozessschritte. In diesem Artikel werden wir uns mit der hierzu notwendigen, chemischen Vorbehandlung beim Anodisieren/Eloxieren beschäftigen.

Aluminium-Elemente, die für die chemische Vorbehandlung bereit sind. (Foto: Alufinish)

Zunächst gilt es die Frage zu klären, wie das Fenster später aussehen soll. Die Antwort definiert dann den hierzu notwendigen Vorbehandlungsprozess. Man unterscheidet zwei wesentliche Richtungen in der chemischen Vorbehandlung – den Weg der Anodisation (Eloxal) und den Weg der Beschichtung (z.B. mit Pulverlack).

Vorteil der Anodisation (Eloxal-Verfahren) ist es, den typisch metallischen Charakter des Aluminiums auch am Endprodukt zu erhalten. Gleichzeitig wird eine künstlich erzeugte Oxidschicht (Aluminiumoxid) von mindestens 15 μm Dicke aufgebracht, die als Schutzschicht dient und auch Farbe aufnehmen kann. Werden die Aluminiumprofile zuvor mechanisch bearbeitet (schleifen, bürsten, polieren…), so lassen sich hierdurch besonders dekorative und strukturierte Oberflächen erzielen. Würde man ausschließlich mechanisch vorbehandelte Aluminiumoberflächen im Fensterbau verwenden, so würde das Fenster recht schnell unansehnlich aussehen. Allerdings überzieht sich das Aluminiummetall immer mit einer wenige Nanometer dicken, natürlichen Oxidschicht, die ein Durchrosten wie beim Eisen verhindert. Erst die nachfolgende, chemische Vorbehandlung ermöglicht dann den gewünschten Langzeitschutz unter Erhalt der dekorativen Oberfläche. Es gilt dann noch zu klären, ob das Fenster später naturfarben (silbrig) bleiben soll oder ob eine Färbung gewünscht wird. An dieser Stelle kommt das Eloxalverfahren jedoch an seine Grenzen, da die Farbauswahl begrenzt ist (z.B. Bronze-, Schwarz-, Gold- und Grautöne).

Es gibt weitere Entwicklungen wie Kupferfarbtöne, sowie Erd- und Holzfarben (Terra-ColorAL–Verfahren, Alufinish). Alle diese Färbeverfahren zeigen eine besonders hohe Lichtbeständigkeit, wenn die Eloxalschicht mit ihnen eingefärbt wird. Man könnte theoretisch natürlich auch bunte, organische Tauchfarben einsetzen, diese scheitern jedoch oft an ihrer geringeren Licht- und Wetterbeständigkeit. Eine Ausnahme bildet hier das Sandalor® – Verfahren, was einer Kombinationsfärbung aus elektrolytischer Bronzefärbung und bestimmten, organischen Farbstoffen entspricht. Dieses Verfahren wird auch im Architekturbereich eingesetzt und bietet weitere Farboptionen.

Welche chemischen Vorbehandlungsschritte werden nun also beim Eloxieren benötigt?

  1. Reinigung
    Wie der Name schon sagt, geht er hier um die Entfernung von Ölen, Fetten, Staub, sowie von Rückständen aus der mechanischen Bearbeitung der Fensterprofile. Hierzu werden in der Regel mild-alkalische, wässrige Reinigersysteme (z.B. Alficlean 152) verwendet.
  2. Spülen
  3. Dekoratives Beizen
    Gemäß den Vorgaben aus DIN 17611 und der Oberflächenbezeichnung E6 wird zur dekorativen Mattierung des Aluminiums eine alkalische Langzeitbeize verwendet. Der Grad der Mattierung lässt sich hierbei durch die Wahl der Badparameter beeinflussen, je nachdem wie das Fenster später aussehen soll. Beim Mattierungsvorgang – z.B. mit dem Additiv Alfisatin 339/4 – wird Aluminium abgetragen und etwaige Oberflächenstörungen (wie z.B. Pressriefen) kaschiert, sowie verbliebene, natürliche Oxidrückstände vom Aluminium entfernt. Dieser Schritt ist maßgeblich für das spätere Aussehen der Fensterprofile. Seltener finden auch saure Glänzverfahren Anwendung, wenn stattdessen ein bestimmter Glanzgrad erzielt werden soll.
  4. Spülen
  5. Dekapieren
    Beim zuvor eingesetzten Beizverfahren verbleiben unlösliche Rückstände auf der Oberfläche, die zu einer unschönen Optik des Endproduktes führen würden. Daher nutzt man eine Dekapierung (Schwefelsäure oder Salpetersäure, z.B. mit Additiven wie Alfideox 79), um die Oberfläche von diesen Rückständen zu befreien.
  6. Spülen (abhängig vom Dekapierverfahren)
  7. Anodisieren / Eloxieren
    Beim Anodisieren oder elektrolytischen Oxidieren von Aluminium wird die Schutzschicht auf der Oberfläche gebildet, die das Fenster später vor Witterungseinflüssen schützt. Bei diesem stromunterstützten Vorgang in einem schwefelsäurehaltigen Bad lässt man eine keramische Aluminiumoxidschicht auf dem Aluminium aufwachsen, die porig ist und die Aufnahme von Farbstoffen ermöglicht. Das Aufwachsen der Schicht erfolgt hierbei sowohl in das Grundmetall hinein, als auch heraus. Die zuvor erzeugte Mattierung beim Beizvorgang bleibt zudem an der Oberfläche erhalten. Bestimmte Badzusätze, wie z.B. Alfinox 510, können die Härte der Oxidschicht beeinflussen oder die spätere Farbaufnahme begünstigen.
  8. Spülen
  9. Färben oder nicht Färben?
    Soll das Fenster naturfarben (silbrig) bleiben, wird dieser Schritt einfach übersprungen. Als Färbeverfahren dienen hier oft elektrolytische Verfahren, bei denen dann Metallpartikel mittels Strom in der Oxidschicht abgeschieden werden (z.B. schwarze Färbung mit Alficolor 677). Alternativ können auch anorganische Tauchfärbungen (z.B. mit Alficolor Gold 602) zum Einsatz kommen, die dann eine Goldfärbung der Fensteroberfläche bewirken. Tatsächlich wird hier allerdings kein Gold eingesetzt, sondern Eisenverbindungen. Weitere Alternativen sind Kombinations- und Tauchverfahren mit bestimmten, organischen Farbstoffen. Hierbei sollte jedoch immer geklärt werden, wie es mit der Langzeitbeständigkeit der Farben aussieht.
  10. Spülen
  11. Verdichten
    In diesem letzten Prozessschritt werden die Fensterprofile versiegelt. Genauer gesagt, wird die noch offenporige Oxidschicht verschlossen. Denn erst eine korrekt durchgeführte Verdichtung ermöglicht die langjährige Schutzwirkung unter Beibehaltung des dekorativen Charakters beim späteren Fenster. Dieser Vorgang erfolgt meist unter Verwendung einer klassischen Heißverdichtung, also mit fast kochendem Wasser. Hierzu werden spezielle Verdichtungsadditive wie z.B. Alfiseal 942 zugesetzt, die die Grifffestigkeit gegenüber Fingerabdrücken verbessern. Alternativ zu diesem Prozess gibt es auch Verfahren, die bei deutlich niedrigeren Temperaturen arbeiten und aus speziellen Salzlösungen bestehen. Bei diesen Alternativen wird dann meist eine zusätzliche Alterungsstufe (warmes Wasser) benötigt.
Elektrolytische Zinnfärbungen mit Alficolor 677 (Foto: Alufinish)

Hat das Fensterprofil diese chemische Vorbehandlung durchlaufen, ist es ausreichend geschützt und zeigt die gewünschte, optische Charakteristik. Nun steht der Weiterverarbeitung und Endfertigung beim Fensterbauer nichts mehr entgegen. Hätten sie gedacht, dass so viele Prozessschritte benötigt werden? Wie beim Autowaschen gilt auch für anodisierte (eloxierte) Fensterprofile, dass ihr schönes Aussehen nur bei regelmäßiger Reinigung erhalten bleibt. Hierzu bietet sich die spezielle Reinigungspaste Alupolish an, die alte Aluminiumoxidschichten auffrischt und gleichzeitig konserviert.

Abschlussbehandlung in einer Heißverdichtung (Foto: Alufinish)

Sie haben weitere Fragen zu der chemischen Vorbehandlung? Dann nehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf.

Titelbild: pixabay


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