Lackbeschichtungen

Bei der Prüfung von Lackschichten und Pulverbeschichtungen zum Schutz großer Oberflächen geht es primär um die exakte Bestimmung der Dicke, Zusammensetzung und Härte. Ob nun bei der funktionalen Antifouling-Beschichtung von Bootsrümpfen oder großflächigem Eisenglimmer-Lack auf Transport-Containern: Fischer bietet robuste Messinstrumente, die in jeder Situation korrekte Ergebnisse liefern. 

Lack – verlässlich prüfen, Schutzfunktion sichern

Application Notes

Bestimmung der Oberflächenhärte von Lackschichten – Bleistifthärte versus instrumentierte Eindringprüfung

Bisher war die schnell durchzuführende Ritzprüfung mit Bleistiften zur Bestimmung der Härte von Lackschichten weit verbreitet. Allerdings ist die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit dieser Methode fraglich. Da aber in der Lackindustrie hohe Qualitätsansprüche gelten, muss die Härte der Lackschichten zuverlässig überprüft werden können.

Die Bestimmung der Härte oder besser die Ritzhärte-Prüfung mittels unterschiedlich harter Bleistifte nach Wolff-Wilborn bzw. DIN ISO 15184 ist eine weitverbreitete Methode in der Lackindustrie. Dabei werden Bleistifte unterschiedlicher Härte in einem bestimmten Winkel und mit einer bestimmten Kraft über eine zu prüfende Lackfläche geschoben. Die Härte der Probe wird mit genau den beiden Bleistift-Härtegraden bezeichnet, von denen der weichere der Bleistifte nur eine Schreibspur der härtere hingegen bereits eine fühlbare Verformung der Lackschicht verursacht.

Abb. 1: FISCHERSCOPE® HM2000 S zur Bestimmung der Martens-Härte

Die Limitierung dieses Verfahrens liegt in der schlechten Reproduzierbarkeit der Messungen. Zum einen weist das Prüfmaterial nicht immer die gleichen Eigenschaften auf, da die Härten von Bleistiften in keiner Norm eindeutig festgelegt sind und es zwischen den Herstellern eindeutige Unterschiede gibt. Des Weiteren hat man einen hohen Bedienereinfluss. So sind die Ergebnisse oft nicht eindeutig zu interpretieren.

Abb. 2: Vergleich der Martens-Härte von Bleistiften mit unterschiedlichem Härtegrad, dargestellt mit Standardabweichung der Messungen

Vergleicht man die unterschiedlichen Bleistifthärten mit ihrer Martens-Härte, werden die Grenzen des Verfahrens noch deutlicher. In Abbildung 2 sind die Ergebnisse vielfältiger Messungen an Bleistiften verschiedener Härtegrade dargestellt. Betrachtet man die Standardabweichungen aus den Messreihen der einzelnen Bleistifthärten, so ergeben sich sehr breite Überlappungen. Besonders im oberen Härtebereich ist die nominale Härte (B, HB, F, H etc.) kein zuverlässiger Indikator für die tatsächliche Härte.

Mit dem FISCHERSCOPE® HM2000 S kann die Härte von Lackoberflächen direkt gemessen werden. Zudem können weitere Kenngrößen wie das Kriech- und Relaxionsverhalten und das Elastizitätsmodul bestimmt werden. All diese Härte-Kenngrößen erlauben Rückschlüsse auf die Qualität der Lackschicht.

Bei der Ritzprüfung mit Bleistiften zeigt bereits das Messmittel „Bleistift“ erhebliche Schwankungen des tatsächlichen Härtegrades, wie sich mit FISCHERSCOPE® Härtemesssystemen eindeutig nachweisen lässt. Eine zuverlässige Messung der Härte einer Beschichtung ist daraus nicht abzuleiten. Für eine reproduzierbare Bestimmung des Härtegrades von Oberflächen, wie z. B. Lackschichten, empfiehlt es sich deshalb, das FISCHERSCOPE® HM2000 S direkt für diese Messungen einzusetzen. Ihr lokaler Fischer-Partner steht Ihnen für weiterführende Auskünfte gerne zur Verfügung.

Schichtdickenmessung von Eisenglimmer-Lack

Eisenglimmer-Lacke kommen immer dort zum Einsatz, wo höchster Korrosionsschutz unerlässlich ist. Stahlbrücken, Strommaste, ja sogar die Harbour Bridge in Sydney und der Eiffelturm in Paris werden mit diesem Lack gegen Witterungseinflüsse geschützt. Um die vom Hersteller angegebene Haltbarkeit der Beschichtung gewährleisten zu können, muss eine bestimmte Schichtdicke aufgebracht und überprüft werden.

Eisenglimmer besteht nicht – wie oft angenommen – aus gemahlenem Eisen, sondern es handelt sich um eine Form des natürlich vorkommenden Minerals Hämatit, welches dem Lack beigemischt wird und eine zusätzliche Schutzschicht bildet. Eisenglimmer ist ein kristallines Eisenoxid-Mineral, das hauptsächlich aus Eisen-III-Oxyd besteht. Es ist schuppen- oder plättchenförmig und wird hauptsächlich als Korrosionsschutzpigment eingesetzt. Aus Eisenglimmer und Epoxyden wird die sogenannte Schuppenpanzerfarbe für höchste Belastungen hergestellt, die eine hervorragende Korrosionsschutzwirkung besitzt. Durch den Eisenglimmer bildet sich ein schützender "Schuppenpanzer" auf dem Metall, der das Eindringen von Wasser und anderen rostbildenden Flüssigkeiten stark erschwert. 

Typisch für Eisenglimmer-Lacke ist die braunrote Färbung. Berühmte Bauwerke wie der Eiffelturm in Paris, das Wiener Riesenrad, die Harbour Bridge in Sydney und die Istanbuler Bosporus Brücke sind mit solchen Beschichtungen geschützt.

Durch die besondere Eigenschaft des Eisenglimmers eignen sich die damit angereicherten Lacke besonders gut für den Korrosionsschutz: Als Pulver in eine Farbe gemischt richten sich die feinen, kristallinen Eisenglimmer-Plättchen beim Trocknen fast parallel zur Oberfläche aus. Dabei überlappen sie sich gegenseitig und bilden somit in der Farbschicht selbst eine kompakte Schutzschicht.

Eisenglimmer-Lacke werden hauptsächlich auf feuerverzinkten Stahlteilen eingesetzt, aber auch nicht verzinkter Stahl, Eisen und Aluminium können damit beschichtet werden, um die Konstruktionen vor Witterungseinflüssen zu schützen. Doch die Zuverlässigkeit des Korrosionsschutzes hängt natürlich auch von der Dicke der Beschichtung ab. In der Regel werden diese Lacke mit einer Schichtdicke von ca. 80-120 µm appliziert, um den gewünschten Korrosionsschutz zu erzielen.

Wie bei normalen Farbschichten auch, lässt sich die Schichtdicke der Eisenglimmer-Lacke mit dem magnetinduktiven Verfahren messen, da Hämatit an sich antiferromagnetisch ist und somit Eisenglimmer-Lacke in der Regel nicht magnetisch sind. Die Handgeräte der FMP-Serie von Fischer sind für diese Aufgabe optimal geeignet. Durch die relativ große Rauheit der Lackoberfläche empfiehlt Fischer den Einsatz einer robusten Sonde mit einem Hartmetall-Sondenpol, die eine besonders lange Standzeit hat – die Sonde F20H.

Abb. 1: DELTASCOPE®-FMP-Familie

Eisenglimmer-Lacke bieten durch die Beimischung der plättchenförmigen Hämatit-Mineralien einen besonderen Korrosionsschutz für Bauwerke und andere ständig der Witterung ausgesetzte Objekte. Mit den Handgeräten der FMP-Familie und der robusten Sonde F20H lässt sich die Schichtdicke des Eisenglimmer-Lacks präzise messen. Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Ihren lokalen Fischer-Vertreter.

Antifouling-Beschichtungen auf maritimen Strukturen

Die durch Biofouling entstehenden Kosten im maritimen Bereich sind so hoch, dass sich selbst teure Präventions-Technologien schnell bezahlt machen: Einige Quellen beziffern z. B. die Einsparungen beim Kraftstoffverbrauch von Schiffen allein mit 40 %. Bewuchsschutzsysteme – sogenannte Antifouling-Beschichtungen – können die Betriebskosten an vielen Stellen deutlich reduzieren, einschließlich der Ausfallzeiten im Trockendock. Um die Qualität solcher Beschichtungen (mit einem breiten Spektrum an Materialien und Dicken) zu überprüfen, werden Hightech-Messgeräte benötigt.

Maritime Strukturen – wie Schiffe, Off-Shore-Plattformen oder Pfeiler – die dauerhaft mit Wasser in Berührung kommen, werden durch Bewuchs mit Meeresorganismen wie Bakterien, Algen und Muscheln beschädigt. Die Leistungsfähigkeit dieser Strukturen nimmt ab, da sich das Gesamtgewicht erhöht, der Widerstand im Wasser zunimmt und korrosive Prozesse unterstützt werden. Früher war die Lösung dafür einfach: Die Farbe der Wahl enthielt hochwirksames Tributylzinn (TBT), welches den Bewuchs durch die genannten Organismen verhinderte. Aber aufgrund der toxischen Wirkung auf das marine Leben wurde es 2003 von der IMO (International Maritime Organization) verboten. Daraufhin kam eine Vielzahl von Alternativen auf den Markt, die jeweils unterschiedliche Ansätze zur Problemlösung verfolgen.

Mehrlagige Antifouling-Beschichtungssysteme sind ge­meinhin relativ dick, manchmal sogar mehr als 1 mm. Tatsächlich ist das Prinzip hinter einigen Antifouling-Farben die Ablösung, also die kontrollierte und permanente Abgabe von Material im Laufe der Zeit: Beschichtungen dieser Art können nicht beliebig dünn sein! Andere sind teilweise löslich, wieder andere selbst-polierend. Da es keinen "Königsweg" für alle potenziellen Biofouling-Szenarien mehr gibt, müssen marine Dienstleister und Trockendocks in der Lage sein, eine breite Palette von Beschichtungsarten sowohl auf magnetischem und als auch auf nicht magnetischem Grundmaterial zu über­wachen – ohne ständigen Wechsel des Messsystems.

Für solche Messaufgaben hat Fischer die Sonde FD13H entwickelt, welche durch einen besonders robusten Hartmetall-Sondenpol eine deutlich längere Lebensdauer erreicht. Eingesetzt mit den mobilen DUALSCOPE® FMP Handgeräten wird das Grund­material automatisch erkannt und das richtige Mess­prinzip ausgewählt. Das vereinfacht die Überprüfung von Antifouling-Beschichtungen erheblich, da Sonde und Messgerät für die Messung der Vielzahl von verschie­denen Beschichtungsmaterialien auf unterschiedlichen Grundmaterialien geeignet sind, wie sie in der Regel an maritimen Strukturen vorkommen.

Um typische Antifouling-Beschichtungen auf verschiedenen Grundmaterialien zu messen, bietet Fischer die Sonde FD13H zusammen mit den DUALSCOPE® FMP Messgeräten, welche eine Viel­zahl von nicht leitenden Beschichtungen auf magne­tischem und nicht magnetischem Grundmaterial wie Stahl oder Aluminium messen können. Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Ihren lokalen Fischer-Vertreter.

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