DE10326216A1

DE10326216A1 - Verfahren zum Erkennen von Fehlern der Haftung einer Beschichtung auf einem Substrat

Info

Publication number: DE10326216A1
Application number: DE2003126216
Authority: DE
Inventors: Stefan Steffens; Tanja Guse; Blazenka Gido
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2023-06-12
Also published as: DE10326216B4

Abstract

Um Fehler der Haftung einer Beschichtung auf einem Substrat zu erkennen, wird die beschichtete Probe in einer Flüssigkeit einer Ultraschallbehandlung unterworfen und anschließend visuell beurteilt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erkennen von Fehlern der Haftung einer organischen Beschichtung auf einem Substrat durch visuelle Beurteilung einer beschichteten Probe.
Um die Beständigkeit von Fahrzeuglackierungen gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit zu beurteilen, wird eine Kondenswasserklimaprüfung durchgeführt. Nach DIN 50 017 wird dazu die Probe in einer Klimakammer bei erhöhter Temperatur einer hohen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt. Das Prüfklima kann ein Konstantklima oder ein Wechselklima sein. Beim Kondenswasserkonstantklima beträgt die Temperatur ca. 40° C und die relative Luftfeuchte 100 %. Die Zyklusdauer der Kondenswasserkonstantklimaprüfung wird vom Automobilhersteller festgelegt. Bei lackierten Außenteilen kann sie 240 Stunden und mehr betragen.
Im Anschluss an die Kondenswasserklimaprüfung wird das lackierte Bauteil visuell beurteilt. Dazu wird der Lack auf Blasen oder optische Veränderungen, wie Fleckenbildung oder Verfärbung, untersucht und es wird eine Haftungsprüfung z.B. Gitterschnittprüfung nach DIN EN ISO 2409 durchgeführt werden. Dazu wird durch Schnitte durch den Lack bis zum Werkstoff ein Gitter gebildet, auf das ein Klebeband aufgeklebt und dann abgezogen wird, worauf das Aussehen der Oberfläche im Bereich des Gitterschnitts auf Abplatzungen überprüft wird.
Wenn z.B. am Lacksystem, am Substrat oder am Lackierprozess Änderungen vorgenommen werden, vergehen damit pro Test über 10 Tage, also oft Monate, bis ein endgültiges Ergebnis vorliegt.
Haftungsfehler in Werkstoffverbunden können beispielsweise auch durch Schallemissionsanalysen ermittelt werden, gegebenenfalls mit Ultraschall (vgl. DE 100 04 212 C1 ). Eine solche Analyse ist in der Automobilindustrie viel zu aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und schnelles Verfahren zur Prüfung der Veränderung der Haftfestigkeit einer Beschichtung auf einem Substrat und von optischen Veränderungen durch den Einfluss hoher Luftfeuchtigkeit bereit zu stellen.
Dies wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren erreicht. In den Ansprüchen 2 und 3 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben. Die Ansprüche 4 und 5 haben vorteilhafte Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die beschichtete Probe in einer Flüssigkeit einer Ultraschallbehandlung unterworfen. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die Beschichtung der Probe durch eine Behandlung im Ultraschallbad schon nach kurzer Zeit einer Belastung ausgesetzt ist, die der Belastung der Beschichtung bei einer Kondenswasserkonstantklimaprüfung entspricht. Da bei den erfindungsgemäßen Verfahren die Ultraschallbehandlung im Ultraschallbad normalerweise nur 3 bis 60 Minuten, maximal 2 Stunden beträgt, kann erfindungsgemäß die Prüfzeit drastisch verkürzt werden.
Als Flüssigkeit wird vorzugsweise Wasser verwendet, insbesondere deionisiertes Wasser, das mit einem oberflächenaktiven Mittel versetzt sein kann. Die Temperatur der Flüssigkeit bei der Ultraschallbehandlung kann zwischen Raumtemperatur und 80° C liegen, normalerweise wird das Ultraschallbad auf eine Temperatur zwischen 40° und 60° C eingestellt. Die Ultraschallfrequenz kann beispielsweise 20 kH bis 200 kH betragen, vorzugsweise liegt sie zwischen 30 und 100 kH.
So wie durch die Kondenswasserklimaprüfung festgestellt wird, ob Wasser in die Beschichtung eindringt, dürfte auch das erfindungsgemäße Verfahren auf eingedrungenem Wasser beruhen. Das in die Beschichtung eingedrungene Wasser dürfte nämlich durch die Ultraschallwellen zu einer Kavitation und damit zu einer partiellen Enthaftung der Beschichtung führen. Die partielle Enthaftung der Beschichtung vom Substrat kann dann visuell erfasst werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei auch mit einem verkürzten Kondenswasserklimaprüfverfahren kombiniert werden. So ist es möglich, die beschichtete Probe beispielsweise 2 bis 24 Stunden einem Kondenswasserklima, z.B. einem Konstantklima nach DIN 50 017 auszusetzen und dann die erfindungsgemäße Ultraschallbehandlung durchzuführen. Bei der Kondenswasserklimabehandlung in die Beschichtung eingedrungenes Wasser kann damit sofort zur Kavitation gebracht werden.
Nach der Ultraschallbehandlung wird die Probe getrocknet, beispielsweise mit einem Tuch oder dergleichen abgewischt. Die visuelle Beurteilung der Probe kann dann nach den bekannten Verfahren erfolgen. So kann die Probe nach der Ultraschallbehandlung einer Haftungsprüfung z.B. einer Gitterschnittprüfung nach DIN EN ISO 2409 unterworfen werden. Anstelle oder zusätzlich zur Gitterschnittprüfung kann die Probe auf Oberflächenveränderungen untersucht werden, insbesondere Blasenbildung, Verfärbungen und anderen Veränderungen des Aussehens.
Während die Haftungsprüfung nach einer Regenerationszeit von mindestens 30 Minuten nach der Ultraschallbehandlung erfolgt, kann ansonsten die visuelle Beurteilung sofort nach dem Trocknen erfolgen. So sind Enthaftungen durch Blasenbildung sofort erkennbar. Verfärbungen, Flecken, Quellungen und dergleichen müssen nach einer bestimmten Zeit, beispielsweise 24 Stunden verschwunden sein, um nicht als Fehler gewertet zu werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Fehler der Haftung einer Beschichtung auf einem Substrat schnell erkannt. Damit kann ein neues Beschichtungssystem oder ein neues Substrat schnell getestet werden. Neue, günstigere Beschichtungssysteme oder Substrate können also wesentlich schneller zum Einsatz kommen und damit die Kosten erheblich gesenkt werden. Ferner kann die Haftfestigkeit der Beschichtung an kritischen Stellen eines Bauteils, beispielsweise an einer starken Krümmung schnell überprüft werden. Ebenso können Fehler bei der Substratvorbehandlung oder beim Beschichtungsprozess schnell erfasst werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nicht nur die Haftung einer Beschichtung aus einer Schicht auf einem Substrat überprüft werden, vielmehr ist sie genauso bei Mehrschichtbeschichtungen anwendbar, auch um die Haftung zwischen den Einzelschichten zu prüfen. Das Substrat kann beispielsweise ein Metall oder Kunststoff sein.
Die Beschichtung kann ein Lack, Anstrichstoff oder ein ähnlicher organischer Stoff sein. Der organische Beschichtungsstoff kann auch anorganische Stoffe enthalten, z.B. anorganische Teilchen, wie Pigmente.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Beurteilung der Beständigkeit von Fahrzeuglackierungen, einschließlich lackierter Fahrzeuganbauteile, gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit geeignet. Dabei können sowohl lackierte Metall- wie Kunststoffteile beurteilt werden.
Die lackierten Teile können dabei, wie in der Automobillackierung üblich, einen mehrschichtigen Lackaufbau aus Grundierung, Füller, Decklack und Klarlack aufweisen.

Claims

Verfahren zum Erkennen von Fehlern der Haftung einer organischen Beschichtung auf einem Substrat durch visuelle Beurteilung einer beschichteten Probe, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Probe vor der visuellen Beurteilung einer Ultraschallbehandlung in einer Flüssigkeit unterworfen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die visuelle Beurteilung anhand der Blasenbildung und/oder optischer Veränderungen und/oder anhand der Gitterschnittprüfung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Probe, bevor sie der Ultraschallbehandlung unterworfen wird, einem Kondenswasser-Prüfklima ausgesetzt wird.
Anwendung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Prüfung der Beständigkeit einer Beschichtung auf einem Substrat gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit.
Anwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Substrat ein lackiertes Fahrzeugbauteil ist.