Abheben der Decklackschicht durch Haftungsverlust zwischen einzelnen Schichten der Lackierung oder Abplatzen des kompletten Lackaufbaus vom Untergrund.
Löst sich der Lack oder die Beschichtung von der Oberfläche ab, kommen verschiedene Einflüsse wie der Lack selbst, der Untergrund oder die Beanspruchung in Betracht. Im Wesentlichen geht es dabei um das Zusammenwirken des Lackfilms mit dem Untergrund, also der sogenannten Haftfestigkeit.
Erster Ansatzpunkt wäre eine ungenügend vorbereitete Oberfläche des Grundwerkstoffes, also vor dem Lackieren bspw. verbliebene Altbeläge in Form von Rost, Zunder oder Ölen. Aber auch die Oberflächengestaltung des Untergrundes - also dessen Topographie und Rauheit - können sich negativ auf den Haftverbund auswirken.
Ebenfalls von essentieller Bedeutung ist der Lackfilm selbst und dessen Elastizität. D.h. ist der Lackfilm spröde, neigt er eher zum Ablösen bei mechanischer Beanspruchung. Wie elastisch ein Lackfilm ist, kann im Prozess durch Schichtdicken und Härtebedingungen beeinflusst werden, hängt aber auch in erster Linie mit dem Lacksystem, also dem Bindemittel zusammen. Bspw. sind epoxidharzbasierte Lacke in der Regel deutlich spröder als Polyestersysteme.
Nicht immer liegt die Ursache im Beschichtungsprozess begründet, auch das Grundmaterial kann seine Schwächen durch ungünstige Kennwerte aufweisen oder die zugeführten mechanischen Belastungen sind einfach ungeeignet.
Inwiefern eine Reparatur der Schadensstelle in Betracht kommt, ist im Einzelfall davon abhängig, ob das Werkstück nur lokal betroffen ist oder ein systematischer, das ganze Beschichtungssystem betreffender Fehler vorliegt.
Um die Schadensursache möglichst exakt einzugrenzen stehen wir Ihnen gern zur Verfügung.
Kategorie: Lackhaftung, Oberflächenqualität
Datum: Januar 2018
Kreidung
Unter Kreidung von Lackfilmen ist ein heller kreideartiger Abrieb von der Lackoberfläche zu verstehen.
Dies ist häufig bei besonders der Sonne ausgesetzten Bauteilen zu beobachten und liegt meist in der UV-Stabilität es Lacksystems begründet - also der Widerstandsfähigkeit gegenüber dem ultravioletten Anteilen des Sonnenlichts. Aber auch andere chemische Einflüsse durch unsachgemäße Reinigung können eine Rolle spielen. Insgesamt werden die Veränderungen der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Lackfilmen (Kreidung, Versprödung, Glanzabfall & Ausbleichen) unter Einfluss von Witterung und Sonnenlicht im Freien auch als Alterung bezeichnet.
Bei der Kreidung wird das s.g. Bindemittel des Lackes bzw. das Lackpolymer, also das Grundnetzwerk, welches die Farbstoffe und andere Bestandteile zusammenhält, zerstört. Bindemittel sind bspw. Polyester-, Polyurethan- oder Epoxidharze. Jedes Polymer kann der Sonneneinstrahlung oder chemischen Angriffen in unterschiedlicher Art und Weise widerstehen. So werden die chemischen Bindungen der Epoxide deutlich schneller durch UV-Strahlung zersetzt (photooxidativer Abbau), als bei Polyestern. Demgegenüber steht die geringe Chemikalienresistenz der Polyester, woraus sich unterschiedliche Anwendungsfelder ergeben.
z.B. Polyester --> Außeneinsatz (z.B. Fassade) - Achtung bei Reinigungschemikalien! Epoxid --> Inneneinsatz (z.B. Labor oder Küche)
Bei der richtigen Auswahl helfen wir Ihnen gern.
Kategorie: Lackqualität, Anforderungsprofil
Datum: Januar 2018
Filiformkorrosion
Filiformkorrosion beschreibt die fadenförmige Aufblühung/Unterwanderung des Lackes - vor allem bei beschichtetem Aluminium, aber auch anderen Metallen.
Die Ursache für Filiformkorrosion wird im Allgemeinen einer mangelhaften oder nicht ausreichenden Oberflächenvorbehandlung des Substrates (häufig Aluminium) zugeschrieben. Dabei sind jedoch ebenso der verwendete Grundwerkstoff, wie auch die Durchlässigkeit der aufgebrachten Beschichtung und deren Unversehrtheit (Defekte, Beschädigungen etc.) von entscheidender Bedeutung. Nur bei einer ungenügenden Barrierewirkung können korrosionsfördernde Medien (z.B. Chloride aus Auftausalzen oder Meeresklima) zum metallischen Material vordringen und diese spezielle Korrosionsform auslösen. Durch die s.g. Deformationsschichten, die auch als Trümmerbruch im Metallgefüge verstanden werden können, wird ein korrosiver Angriff begünstigt. Die oberflächlichen Störstellen haben ihre Ursache wiederum in den herstellungsbedingten Warmumformungsprozessen wie Strangpressen, Walzen etc.
Zur Vermeidung der Filiformkorrosion wird auf das Beseitigen der Deformationsschichten durch chemische Prozesse gesetzt. Strahlen erweist sich dabei als nicht geeignet. Für nasschemische Vorbehandlungsmethoden werden Beizprozesse mit definierten Abtragsraten empfohlen. Höhere Sicherheiten für Aluminium liefert die s.g. Voranodisierung, bei der neben ebenfalls stattfindenden Beizschritten das oberste Aluminiumgefüge in Eloxal umgewandelt, quasi verbraucht wird. Zusätzlich können besonders abgestimmte Lacke Verwendung finden.
Für die optimale Auswahl eines Beschichtungsaufbaus/-system stehen wir Ihnen gern zur Verfügung.
Kategorie: Aluminium, Anforderungsprofil
Datum: Februar 2018
Kanten & Grate
In der Vorfertigung werden Sie meist unterschätzt - für den späteren Korrosionsschutz stellen scharfe Kanten und Grate jedoch oftmals eine Schwachstelle dar.
"Alles hat ein Ende..." und bei den meisten Werkstücken ist dies eine Kante. Sollen dreidimensionale Bauteile oder auch Bleche beschichtet werden, stellen die Kanten immer wieder kritische Bereiche dar, denen im Vorfeld nur geringe Beachtung geschenkt wird. In der Folge erhöht sich gerade an diesen exponierten Stellen das Korrosionsrisiko.
Problemstellung ist hierbei das Phänomen der Kantenflucht. D.h. bei der Beschichtung mit Nass- und Pulverlacken ziehen sich die Beschichtungsstoffe im flüssigen Zustand aufgrund ihrer hohen Oberflächenspannung von der Kante zurück. Die resultierende Überdeckung ist deutlich geringer als auf der Fläche bzw. im schlimmsten Fall gar nicht gegeben. Sehr gut erkennbar vor allem bei hellen, wenig deckenden Lacken als dunkle Linie am beschichteten Bauteil.
Abhilfe kann hier der Einsatz geeigneter Beschichtungsstoffe bzw. eine darauf abgestimmte Applikation/Verarbeitung durch bspw. schnelle Vernetzung schaffen, wobei dies mit sehr glatt verlaufenden Lacken im Widerspruch steht. Des Weiteren kann nicht immer auf die spätere Beschichtung Einfluss genommen werden. Daher bieten das fachgerechte Entgraten sowie das Arrondieren und Brechen von scharfen Kanten eine gute Basis für die spätere Korrosionsbeständigkeit.
Insgesamt sollte für einen optimalen Korrosionsschutz immer der gesamte Prozess von der Planung über die Vorfertigung bis hin zur Beschichtung im Blick behalten werden. Gern unterstützen wir Sie hierbei.
Der Gitterschnitt nach DIN EN ISO 2409 ist in der Korrosionsschutzbranche weit verbreitet als Maß für die Haftfestigkeit von Beschichtungen, aber...
...tatsächlich dient der Gitterschnitt der Abschätzung des Widerstandes einer Beschichtung gegen Trennung vom Substrat - also der Beurteilung der Haftfestigkeitseigenschaften. Der Gitterschnitt ist explizit nicht zur Messung der Haftfestigkeit gedacht. Hierfür ist vielmehr der Abreißversuch (Stempelabriss) nach DIN EN ISO 4624 anzuwenden.
Die Bevorzugung der Gitterschnittprüfung liegt auf der Hand. Die Methode kann ohne kostenintensive Hilfsmittel schnell und unkompliziert durchgeführt werden. Außerdem ist diese auch als Feldprüfung geeignet.
Die Prüfung
Bei dem Prüfverfahren wird ein Gitter in die Beschichtung geschnitten (& bis in das Substrat geritzt), bei dem jeweils sechs parallele Schnitte senkrecht aufeinander stehen. Der Abstand der einzelnen Schnitte zueinander ist von der Härte des Grundmaterials sowie der Schichtdicke der Beschichtung abhängig. Für die meisten Metalle gilt:
Schichtdicke Schnittabstand
< 60 µm 1 mm
61 – 120 µm 2 mm
121 – 250 µm 3 mm
> 250 µm Kreuzschnitt (DIN EN ISO 16276‑2)
Die Einschnitte können mit Ein- oder Mehrschneidengeräten, entweder manuell oder motorisch betrieben, ausgeführt werden. Alle losen Partikel werden mit einer Bürste, Klebeband oder Druckluft entfernt. Anschließend erfolgt eine Klassifizierung der Schädigung anhand von sechs Gitterschnitt-Kennwerten (auch unter Zuhilfenahme von Vergleichsbildern).
Wichtig: Die Bewertungsskala der Norm ASTM D 3359 (cross-cut) verhält sich genau gegenläufig; 0B (schlecht) - 5B (gut). Auch die Vorgaben zu Schnittabständen weichen von der DIN EN ISO 2409 ab.
Um eine Vergleichbarkeit zu gewährleisten sind nach DIN umfangreiche Einzelheiten zur Herstellung und Vorbereitung der Werkstücke sowie zu den Umgebungsbedingungen (vor allem bei Feldprüfungen: Temperatur und rel. Luftfeuchtigkeit) und der Ausführung (Schneidgerät, Partikelentfernung etc.) zu dokumentieren.
Unsicherheiten und Fehlerquellen
Gerade in der Einfachheit der Prüfung liegen auch die Unsicherheiten, die mit dem Gitterschnitt verbunden sind. So werden selten alle Einflussfaktoren berücksichtigt, wodurch die Vergleichbarkeit stark einschränkt wird und der Wert der Ergebnisse variiert. Vor allem die manuelle Ausführung mit dem "Cutter" kann durch nicht senkrechtes Schneiden zusätzliche Scherkräfte einbringen und das Resultat verfälschen. Auch der Anpressdruck, ein tiefes Einschneiden in vergleichsweise weiche Substrate wie Aluminium oder Zink, ein unzureichendes Fixieren der Proben oder die Verwendung von abgenutzten Klingen spielen eine wichtige Rolle.
Typische Einflussfaktoren:
Fehlende Bestimmung der Schichtdicke
zu enge Ritzspuren können sich gegenseitig beeinflussen
Abplatzungen bei spröden Beschichtungen
Keine ausreichende Alterung / Konditionierung
Lösemittelreste im Lackfilm – zu elastisch
Unvollständige Vernetzung – spröde
Feuchtigkeitseinlagerungen (u.a. auch in der Grenzschicht Metall-Lack)
Anstellwinkel und nicht senkrechtes Einschneiden (besonders bei Einschneidenwerkzeugen / Cutter)
zusätzliche Scherkräfte, Verkanten, Abheben des Lackes
Falscher Anpressdruck / zu tiefes oder zu geringes Einschneiden
Stumpfe bzw. abgenutzte Klinge(n)
Schieben statt Schneiden
Klebeband-Methode unsicher wegen veränderlichen Größen wie Anpressdruck, Klebekraft und der Klebefähigkeit der Lackoberfläche
Um abzuwägen welche Faktoren von besonderer Bedeutung sind und welcher Aufwand für eine exakte Ausführung der Prüfung nach Norm aufzubringen ist, lautet die Frage schlussendlich: Welche Aussage will ich mit der Gitterschnittprüfung erhalten? Eine klassische Kosten-Nutzen-Rechnung. Prüfungen um des Prüfens Willen sollten vermieden werden.
Für Fragen stehen wir Ihnen gern zur Verfügung!
Kategorie: Qualität, Prüfung, Anforderungsprofil
Datum: Februar 2018
Haftfestigkeit
Die Haftfestigkeit charakterisiert das Adhäsionsverhalten von Beschichtungen/Schichten auf verschiedenen Trägermaterialien wie bspw. metallischen Substraten, Kunststoffen oder anderen Lackschichten (Zwischenlackhaftung).
Außerdem wird die Haftfestigkeit als Widerstand bzw. als Kraft beschrieben, die benötigt wird, um Bindekräfte zu überwinden, und stellt somit eine messbare Größe dar. Die Kräfte können entweder zwischen Schichten oder einer Schicht und dem Substrat Adhäsion und/oder innerhalb einer Schicht Kohäsion wirken.
Im Bereich der Beschichtungen beschränkt sich der Blick meist auf die Adhäsion. Eine gute Anbindung der Lackschicht an den metallischen Untergrund ist eine unabdingbare Voraussetzung, um die gewünschten Eigenschaften – Schutz und Dekoration – aufrechtzuerhalten.
Die Qualität des Haftverbundes ist von vielen Einflüssen des Untergrundes und dessen Vorbereitung sowie des Lackes selbst abhängig. Anzuführen sind hierbei im Wesentlichen:
Reinheitsgrad der Oberfläche Nur wenn der Untergrund fest genug ist, also keine losen Partikel (z.B. Staub, Fasern etc.) aufweist, kann eine Verankerung der Beschichtung erfolgen. Außerdem muss der Beschichtungsstoff nah genug an das Substrat herankommen, sodass die Anziehungskräfte an der Grenzfläche wirken können. Selbst dünnste Schichten an Ölen, Trennmitteln etc. bewirken eine verringerte Anbindung. Generell sollte die Oberflächenenergie der zu beschichtenden Fläche immer größer sein, als die der aufgebrachten Substanz.
Rauheit der Oberfläche Die Topographie der Oberfläche, also wie rau oder glatt der Untergrund ist, spielt einerseits für die mechanische Verklammerung eine Rolle. Vergleichbar mit einem Reißverschluss wird ein Trennen bei gegenseitigem Verhaken (Ausfüllen von Hohlräumen rauer Oberflächenstrukturen) deutlich erschwert. Andererseits ist bei gleicher äußerer Abmessung die s.g. spezifische Oberfläche bei rauen Werkstücken größer als bei glatten. Somit erhöht sich gleichzeitig die Anzahl der Anziehungskräfte, da diese gleichmäßig mit der Fläche zunehmen. Ein Beispiel für die Oberflächenvergrößerung ist eine einfache Faltstruktur wie bei einem Akkordeon oder einem Gelenkbus. Auch der menschliche Darm vergrößert seine Ober- und damit Wirkfläche durch zahlreiche Strukturierungen auf die Größe eines Fußballfeldes.
Häufig anzutreffen ist auch der Einsatz von Haftvermittlern. Diese können prinzipiell die Art der Anziehungskräfte hin zu vorwiegend stärkeren elektrostatischen Wechselwirkungen bzw. sogar chemischen Bindungen verschieben. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass auch der Haftvermittler selbst eine Schicht auf dem Substrat darstellt und eine entsprechende Anbindung aufweisen muss.
Beeinflussung der elektrostatischen Anziehungskräfte durch Luftfeuchte und Feuchtaufnahme in den Lackfilm (Veränderte Oberflächenladungen).
Mechanische Spannungen im Inneren des Lackfilms (z.B. durch Untervernetzung oder Zersetzungsprozesse).
Zur Beurteilung der Güte der Haftung bietet das Deutsche Institut für Normung e.V. (DIN) ein breites Spektrum an Prüfverfahren mit dem Hinweis, dass sich die Haftfestigkeit meistens nicht ausreichend mit nur einem Verfahren beurteilen lässt. Des Weiteren sind die meisten Prüfergebnisse von der Schichtdicke abhängig, wodurch eine vorherige Messung dringend zu empfehlen ist. Die Verfahren lassen sich grob in zwei Kategorien unterteilen:
A. Rein physikalische Verfahren, die durch Erfassen mechanischer Größen (z.B. Kraft oder Drehmoment) eine Messung der Haftfestigkeit ermöglichen. Hierzu zählt neben diversen Abscher- (Twist-off Test) und Abschälprüfungen (Peel-off Test) vor allem die Abreißprüfung (Pull-off Test) nach DIN EN ISO 4624 bzw. DIN EN ISO 16276‑1.
B.1. Verfahren unter Dokumentation des Verhaltens bei mechanischer Beanspruchung. Bei dieser Beurteilung der Haftfestigkeit spielen viskoelastische Eigenschaften eine große Rolle, weshalb vergleichend nur innerhalb eines Verfahrens geprüft werden sollte. Neben der weit verbreiteten Zuordnung der Gitterschnitt- und Kreuzschnittprüfung ( DIN EN ISO 2409 bzw. DIN EN ISO 16276‑2) dienen auch die klassischer Weise den elastischen Eigenschaften zugeschriebenen Verfahren zur Beurteilung der Haftfestigkeit:
Dornbiegeprüfung DIN EN ISO 1519, DIN EN ISO 6860 & DIN EN 13523‑7 Tiefungsprüfung (ERICHSEN-Tiefung) DIN EN ISO 1520 Kugelschlagprüfung (Impact-Test) DIN EN ISO 6272‑1, -2 & DIN EN 13523‑5
B.2. Daneben existieren weitere Deformationsverfahren mit kontinuierlicher Verformung (Dreipunktbiegung oder T-Biegeprüfung) und Schlagveränderung (Steinschlagprüfungen mit Einzel- oder Multisteinschlag) sowie Kombinationen aus Einschnitt- und Deformationsbeanspruchungen. Außerdem kommen vor allem im Automobilbereich diverse Kratzprüfungen (Scribe Tests) oder Variationen der Schnitt-/Kratzprüfungen (bspw. Rautenmuster oder Druckwasserstrahl) zum Einsatz.
Die Auswertung der Verfahren erfolgt visuell bzw. mit messtechnischer Unterstützung, indem eine allgemeine Bewertung vorgenommen wird oder Bruchbilder analysiert bzw. Flächen verglichen werden. Zusätzlich können auch durch (elektro-)chemisch abgeschiedenes Kupfer unterschiedliche Kontraste erzeugt und ausgewertet werden.
