Mechanische Charakterisierung von Automobillacken

Alltägliche Umwelteinflüsse wie extreme Tempera­turschwankungen oder Feuchtigkeit und Salze stellen eine besondere Herausforderung für die in der Automobilindustrie verwendeten Lackschichten dar, welche zum Schutz vor Korrosion und äußeren Beschädigungen eingesetzt werden. Außerdem sollen diese Lacke widerstandsfähig gegenüber Steinschlag und Kratzern, z. B. durch Autowaschanlagen, sein. Dazu benötigen die Lacksysteme nicht nur eine entsprechende Härte, sondern müssen auch eine gewisse Zähigkeit (Elastizität) aufweisen.

Autolacke haben verschiedene Funktionen zu erfüllen und besitzen demzufolge auch sehr unterschiedliche Eigenschaften. Diese können mittels der instrumen­tierten Eindringprüfung und den dadurch gewonnenen Kenngrößen schnell und einfach differenziert und bestimmt werden:

Die Martens-Härte (HM) oder die Martens-Härte nach dem Kriechen
(­HMCR) berücksichtigen die plastische und elastische Verformung der Lackschicht. Dagegen werden bei der Eindringhärte (HIT) nur die plastischen Einflüsse betrachtet. All diese Härte-Kenngrößen erlauben Rückschlüsse auf die Alterung der Lackschicht, deren Aushärtung, die Vernetzung, die Versprödung durch UV-Bestrahlung, die Härteänderungen durch Temperatureinflüsse und den Polymerisationsgrad.

 

Abb. 1: Bewetterungs-Rack in Florida der Fa. Atlas mit verschiedenen Karosserie-Bauteilen aus dem Automobilbereich

Einer der wichtigsten Vorteile der instrumentierten Eindringprüfung ist die Bestimmung von elastischen Eigenschaften. So lassen sich Eindringmodul (EIT), die elastische Rückverformung (hIT), das Kriechen bei maximaler Kraft (CIT 1) und das Kriechen bei minimaler Kraft (CIT 2) ermitteln. Diese Kenngrößen erlauben eine Bewertung der Lacke bezüglich deren visko-elastischer Eigenschaften und damit ihrer Empfindlichkeit gegenüber Witterungseinflüssen, der Steinschlaganfälligkeit und dem Ausheilen der Schicht bei Kratzern (Reflow-Verhalten).

Probe

HM

[N/mm²]

hIT

[%]

C IT 1

[%]

C IT 2

[%]

E IT

[kN/mm²]

A (Mittelwert)

(Standardabw.)

42,9

1,2

23,4

0,8

18,4

0,2

-10,6

0,3

1,39

0,1

B (Mittelwert)

(Standardabw.)

143,0

5,6

45,7

0,4

6,1

0,1

-9,0

0,3

3,07

0,1

Abb. 2: Verlauf der Martens-Härte und plastische und elastische Kenngrößen für 2K-Auto-Reparaturlacke, einen weichen (A) und einen harten (B) Lack

Mit dem FISCHERSCOPE® HM2000 steht ein Gerät zur Verfügung, welches Werkstoffparameter wie Oberflächenhärte, Vernetzungsgrad, Elastizitätsmodul und Kratzausheileigenschaften (Reflow-Effekt) einfach und schnell ermittelt. Dadurch können chemische Prozessparameter bei der Herstellung oder Aushärtung von Automobillacken bezüglich ihrer Qualität effektiv beurteilt werden. Für eine weiterführende Beratung steht Ihnen Ihr Fischer-Ansprechpartner gerne zur Seite.

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