Kurz erklärt
Eine Graphen-Beschichtung ist eine flüssig aufgetragene Lackversiegelung, deren Bindemittel mit Graphen oder Graphenoxid modifiziert ist. Graphen ist eine einatomige Lage aus sp2-gebundenen Kohlenstoffatomen in einem Wabengitter. In der Versiegelung sollen fein verteilte Graphenplättchen die Barrierewirkung gegen Wasser und Sauerstoff erhöhen und die ausgehärtete Schicht mechanisch widerstandsfähiger machen.
Graphen ist ein Werkstoff mit außergewöhnlichen Eigenschaften, im Labor gut erforscht und in der Fahrzeugpflege ein vergleichsweise junger Zusatz. Wir arbeiten selbst mit einer Graphen-Beschichtung und ordnen hier ein, was der Werkstoff in einer Versiegelung tatsächlich leistet und wo Marketing beginnt.
Was Graphen werkstoffkundlich ist
Graphen ist eine Modifikation des Kohlenstoffs. Die Atome sind sp2-hybridisiert, also mit je drei Nachbarn in einer Ebene verbunden, und bilden ein regelmäßiges Gitter aus Sechsecken. Graphit, wie man ihn aus Bleistiftminen kennt, besteht aus vielen solcher Lagen übereinander. Eine einzelne, isolierte Lage nennt man Graphen.
Entlang dieser Ebene ist Graphen außerordentlich steif. Fachliteratur nennt eine Steifigkeit von rund 1.020 GPa, nahezu so hoch wie bei Diamant. Für Beschichtungen ist vor allem eine zweite Eigenschaft interessant: Dicht gepackte Lagen aus Graphenoxid lassen sich so behandeln, dass sie für Gase und Flüssigkeiten praktisch undurchlässig werden. Das hat eine Forschungsgruppe der University of Manchester gezeigt.
Graphen, Graphenoxid und reduziertes Graphenoxid
In Beschichtungen wird selten reines Graphen eingesetzt. Häufiger ist Graphenoxid, bei dem sauerstoffhaltige Gruppen an die Kohlenstofflage gebunden sind. Diese Gruppen machen das Material in Flüssigkeiten dispergierbar. Wird ein Teil davon wieder entfernt, spricht man von reduziertem Graphenoxid.
Wie Graphen in einer Versiegelung wirkt
Eine Graphen-Beschichtung ist keine geschlossene Graphenfolie auf dem Lack. Die Graphenplättchen sind in einem Bindemittel verteilt, das nach der Aushärtung einen festen Film bildet. Die Wirkung der Plättchen beruht auf zwei Mechanismen:
- Barriereeffekt: Die flachen, undurchlässigen Plättchen zwingen Wasser- und Sauerstoffmoleküle auf einen Umweg durch die Schicht. Dieser verlängerte Diffusionsweg wird in der Korrosionsforschung als Labyrintheffekt beschrieben.
- Verstärkung: Steife Plättchen in einer Polymermatrix können die mechanische Belastbarkeit der Schicht erhöhen.
Beides funktioniert nur, wenn die Plättchen gleichmäßig verteilt sind. Genau das ist die technische Hürde: Graphenoxid neigt dazu, zu verklumpen. Auch Artdeshine, der Hersteller des Coatings, mit dem wir arbeiten, hat die Dispersion von Graphenoxid in der Polymermatrix nach Angaben der Singapurer Innovationsagentur IPI gemeinsam mit einer Hochschule weiterentwickelt.
Abgrenzung zu verwandten Versiegelungen
Die Begriffe im Markt überschneiden sich. Eine Graphen-Beschichtung ist in aller Regel eine Weiterentwicklung der Keramikversiegelung und kein grundsätzlich anderes Verfahren.
| Begriff | Was er bezeichnet | Bindung an den Lack | Typische Einordnung |
|---|---|---|---|
| Wachs | natürliche oder synthetische Wachse | liegt auf, keine chemische Vernetzung | kurzlebiger Glanz- und Abperlschutz |
| SiO2-Versiegelung | Bindemittel bildet Siliziumdioxid-Netzwerk | chemisch vernetzt | klassische Keramikversiegelung |
| Graphen-Beschichtung | Versiegelung mit Graphen oder Graphenoxid als Zusatz | chemisch vernetzt | modifizierte Keramik- oder Polymerversiegelung |
| Nanoversiegelung | Sammelbegriff für sehr dünne Schichten | je nach Produkt | kein geschützter Fachbegriff |
Wie viel Graphen eine Beschichtung enthält und in welcher Form, legen Hersteller in der Regel nicht offen. Ein genormtes Prüfverfahren, das Graphen-Beschichtungen untereinander vergleichbar macht, gibt es bislang nicht. Aussagen zur Leistung beruhen deshalb meist auf Herstellerangaben.
Was du realistisch erwarten kannst
- Abperleffekt und Pflegeleichtigkeit: Typisch für jede gute Versiegelung, mit und ohne Graphen. Grundlage ist die niedrige Oberflächenenergie der Schicht.
- Schutz vor Umwelteinflüssen: Die Schicht verzögert den Angriff von Vogelkot, Insekten und Mineralien, ersetzt aber nicht deren zügige Entfernung.
- Kein Steinschlagschutz: Eine Versiegelung ist nur wenige Mikrometer dünn. Gegen Steinschläge und tiefe Kratzer schützt sie nicht.
- Selbstheilung: Für unser Coating gibt der Hersteller an, dass sich feine Kratzer durch Wärme leicht zurückbilden können. Tiefere Beschädigungen betrifft das nicht.
Graphen-Beschichtung bei uns in der Halle
Für unsere Keramikversiegelung verwenden wir NGC+ von Artdeshine, ein Nano Graphene Coating. Laut Hersteller hält es bei regelmäßiger Handwäsche bis zu 7 Jahre. Wir tragen es auf Lack, Mattlack, Felgen, Scheiben, Kunststoffe und Folien auf. Die gesamte Arbeit dauert je nach Fahrzeugzustand 2 bis 5 Tage.
- Zustand erfassen: Lackschichtdicke messen und Defekte unter Inspektionslicht bewerten, weil die Beschichtung den vorhandenen Zustand konserviert.
- Waschen und dekontaminieren: Flugrost, Teer und verankerte Partikel werden entfernt, damit nichts unter der Schicht eingeschlossen wird.
- Lack aufbereiten: Eine Lackaufbereitung entfernt Swirls und Hologramme. Mattlack wird nie poliert, sondern nur gereinigt.
- Entfetten: Polierölreste werden vollständig entfernt, damit das Bindemittel direkt am Lack anbindet.
- Auftragen und kontrollieren: Feldweiser Auftrag, Abnahme der Rückstände nach der Ablüftzeit und Kontrolle unter Inspektionslicht.
- Aushärten lassen: 12 bis 24 Stunden in der Halle. Danach die ersten 10 Tage nicht waschen.
- Kontrolltermin: Nach 12 Monaten prüfen wir die Schicht und besprechen die weitere Pflege.
Einen Vergleich mit klassischem Wachs findest du im Ratgeber Keramikversiegelung oder Wachs.
Häufige Fragen zu Graphen-Beschichtung
Ist eine Graphen-Beschichtung besser als eine Keramikversiegelung?
Eine Graphen-Beschichtung ist in der Regel selbst eine Keramik- oder Polymerversiegelung mit Graphen als Zusatz. Ob sie im Alltag länger hält, hängt stärker von der Rezeptur, der Vorbereitung des Lacks und der Pflege ab als vom Namen. Ein genormter Vergleichstest existiert bislang nicht. Pauschale Rangfolgen sind deshalb fachlich nicht haltbar.
Wie lange hält eine Graphen-Beschichtung?
Die Standzeit hängt vom Produkt, vom Fahrprofil und von der Pflege ab. Für NGC+ von Artdeshine, das wir verwenden, nennt der Hersteller bis zu 7 Jahre bei regelmäßiger Handwäsche. Waschstraßen, stark alkalische Reiniger und mangelnde Pflege verkürzen die Standzeit. Beim Kontrolltermin nach 12 Monaten sehen wir, wie sich die Schicht entwickelt.
Was ist der Unterschied zwischen Graphen und Graphenoxid?
Graphen ist eine reine, einatomige Kohlenstofflage. Graphenoxid trägt zusätzlich sauerstoffhaltige Gruppen, die es in Flüssigkeiten verteilbar machen. Für Beschichtungen ist das ein praktischer Vorteil, weil sich das Material in ein Bindemittel einarbeiten lässt. Reduziertes Graphenoxid liegt zwischen beiden Formen.
Schützt eine Graphen-Beschichtung vor Kratzern?
Nur sehr eingeschränkt. Die Schicht ist wenige Mikrometer dünn und verbessert vor allem die Widerstandsfähigkeit gegen Waschspuren und Umwelteinflüsse. Gegen Steinschläge, Schlüsselkratzer oder Kontakt mit harten Gegenständen schützt sie nicht. Für unser Coating gibt der Hersteller eine leichte Selbstheilung feiner Kratzer durch Wärme an.
Kann man eine Graphen-Beschichtung selbst auftragen?
Es gibt Produkte für Heimanwender, deren Ergebnis aber stark von der Vorbereitung abhängt. Ohne Dekontamination, Politur und Entfettung wird der vorhandene Zustand samt Kratzern konserviert. Hinzu kommen kontrollierte Bedingungen für die Aushärtung, die im Freien kaum zu erreichen sind. NGC+ wird deshalb von geschulten Fachbetrieben verarbeitet.
Quellen: chemie.de: Lexikon Graphen · University of Manchester: Graphene paints a corrosion-free future · IPI Singapore: Artdeshine Impact Story
