MATERIAL- UND OBERFLÄCHENPRÜFUNG

Die Material- und Oberflächenprüfung ist ein weitläufiges Themengebiet und beschäftigt sich grob zusammengefasst damit, wie z.B. Lackierungen auf Metalluntergründen haften oder wie sich einzelne Materialen bei bestimmten Umwelteinflüssen verhalten oder verändern.

Die Bereiche der Material- und Oberflächenanalytik sind in unserem Labor wie folgt gegliedert:

  • Farbe
  • Lacke
  • Kunststoffe
  • Metalluntergründe

Folgende Prüfverfahren bieten wir für den Bereich Material- und Oberflächenprüfung in unserem Labor an:

Prüfverfahren

Ausfließgeschwindigkeit von Farben und Lacken

ASTM D1200; DIN EN ISO 2431 (vormals DIN 53211)

Bei diesem Verfahren wird die Flüssigkeit in einen Spezialbecher gefüllt, der über eine Öffnung bekannter Größe verfügt. Dadurch, dass das Volumen des Bechers und die Größe der Öffnung bekannt ist, kann anhand der Ausfließgeschwindigkeit die Viskosität bestimmt werden. Die Prüfung eignet sich für Farben, Lacke und Produkte ähnlicher Viskosität.

Bestrahlungsbeständigkeit

ASTM D3424; ASTM D5071; ASTM D6695; ASTM G151; ASTM G155; DIN EN ISO 11431; DIN EN ISO 11979-5; DIN EN ISO 7491; DIN EN ISO 4049; DIN EN ISO 4892-2

Zur Überprüfung ihrer Stabilität gegenüber simulierter Sonnenstrahlung werden z.B. Kunststoffe, Druckmedien und Dichtungsmaterialien einer künstlichen Halogenlampenbestrahlung ausgesetzt. Durch die Verwendung von Filtern, kann so die Bestrahlung im Freien oder hinter Glas simuliert werden. Zusätzlich ist es möglich, die Proben künstlich zu beregnen, um der Realität noch gerechter zu werden. Allgemeine Fragestellungen bei dieser Art von Tests sind in der Regel: Wird das Material brüchig? Verändert sich der Farbton?

Bleistifthärte

ASTM D3363; DIN EN ISO 15184

Bei diesem Verfahren wird ein Bleistift einer bestimmten Härte in eine Haltevorrichtung eingespannt und in einem definierten Winkel und Anpressdruck über einer glatte Beschichtung geschoben oder gezogen. Die Bleistifthärte wird soweit erhöht, bis die Oberfläche bei der Prüfung beschädigt wird. Mit Hilfe der Bleistifthärte können z.B. Schwankungen bei unterschiedlichen Lackierchargen analysiert werden.

Brandprüfung (Brennverhalten)

DIN 75200

Diese Norm dient der Bestimmung des Brennverhaltens von Werkstoffen der Kraftfahrzeuginnenausstattung. Hierbei wird ein definierter Normkörper des zu untersuchenden Bauteils waagerecht in eine Kammer eingebracht und an der Front 15 Sekunden einer Gasflamme ausgesetzt. Anschließend wird die Flamme gelöscht und die Flammenvorwärtsbewegung am Prüfkörper dokumentiert.

Chemische Beständigkeit

ISO 2812-1; ISO 2812-4

Materialien oder Werkstoffe (z.B. beschichtete Metallbleche oder Kunststoffe) werden mit verschiedenen Chemikalien bezüglich ihrer Beständigkeit getestet. Der Nachweis der chemischen Beständigkeit kann mittels dem Eintauch- oder Fleckverfahren bestimmt werden. Mögliche Veränderungen wie Verfärbungen, Glanzgrad, Ablösung von Beschichtungen und Blasenbildung können dabei festgestellt werden.

Dichtemessung von Kunststoffen)

ASTM D792; DIN EN ISO 1183-1

Die Dichte aller nicht verschäumten Kunststoffe kann nach dieser Norm bestimmt werden. Hierbei wird der Prüfkörper an der Luft und in einer adäquaten Flüssigkeit gewogen. Anschließend erfolgt die Berechnung der Dichte. Durch dieses Verfahren können Dichteveränderungen von Kunststoffen z.B. nach Quellversuchen in öligen Lösungen bestimmt werden. In der Regel gilt, je geringer die Dichteveränderung eines Kunststoffes desto geeigneter ist er für den Einsatz in der geplanten Umgebung.

Dornbiegeprüfung

EN ISO 6860 und ASTM D522

Hierbei wird ein Testblech in einer Vorrichtung eingespannt und über einen definierten Radius über einen Kegel in einer bestimmten Zeit gebogen. Im spitzen Bereich des Kegels ist die Belastung dabei stärker als im breiteren Bereich. Bei dieser Prüfung wird das Lacksystem auf seine Dehnbarkeit und Haftfestigkeit hin untersucht. Bei zu starren Lacken kommt es hierbei z.B. zur Ausbildung von Rissen.

Farbton (maschinell)

ASTM D2244

Wie bei der visuellen Farbtonbestimmung wird der Farbton von zwei oder mehreren Lackierungen mit einem Farbtonmessgerät verglichen. Hierdurch ist es auch möglich, die Farbtonabweichungen sowie die Metameriewerte genau zu bestimmen.

Farbton (visuell)

ISO 10526; ASTM D1729

Farben wirken je nach Lichtart unterschiedlich. Zwei rote Bleche können unter Neonbeleuchtung gleich aussehen und bei normalem Tageslicht wirkt das eine Rot heller oder dunkler als das andere. Dieses Phänomen wird auch als Metamerie bezeichnet und hängt mit den von der Lichtquelle abgegebenen Wellenlängen und den vom Farbstoff reflektierten zusammen. In diesem Fall wird von einer fachkundigen Person mit normaler visueller Wahrnehmung ein visueller Farbvergleich von Proben verschiedenen Lichtquellen (z.B. Normlichtart D65, Lichtart F2 (CWF) und F11 (Tl84)) durchgeführt und auftretende Unterschiede dokumentiert.

Gitterschnitt

DIN EN ISO 2409 und ASTM D3359 Method B

Die Gitterschnittprüfung stellt ein Verfahren da, mit dem die Haftfestigkeit von Beschichtungen auf dem Untergrund bzw. bei Mehrschichtsystemen die Haftfestigkeit untereinander analysiert werden kann. Bei Schichtdicken unter 60µm wird ein Schnitt mit 1mm Klingenabstand durchgeführt, bei dickeren Schichten kommt Mehrschneidengerät mit 2mm Klingenabstand zum Einsatz. Es werden mehrere parallele Schnitte, die bis zum Untergrund reichen, gemacht und anschließend wird das Ganze in einem 90° Winkel versetzt wiederholt. Hierdurch werden kleine Quadrate gebildet, an denen anschließend das Schadbild bewertet wird (z.B. Abplatzungen).

Glanzmessung

DIN 67530

Das Prinzip des Messverfahrens beruht auf der Messung der gerichteten Reflexion. Hierfür wird die Intensität des reflektierten Lichtes in einem definierten Reflexionswinkel gemessen. Als Standard dient eine schwarze polierte Glasplatte, deren Wert auf 100 GE (Glanzeinheiten) gesetzt wird. Unterschiedliche Glanzgrade erfordern hierbei unterschiedliche Messwinkel. In unserem Labor kommt daher ein „TriGloss“ Gerät zum Einsatz, dass 20° (Hochglanz), 60° (Mittelglanz) und 85° (Mattglanz) messen kann.

Glührückstand

DIN EN ISO 1172

Das Verfahren dient der quantitativen Ermittlung von Mineralfüllstoffen und Textilglas in Materialien. Hierfür wird eine Probe bei ca. 625°C für einen definierten Zeitraum erhitzt und anschließend der Rückstand bzgl. Mineralfüllstoff- und Textilglasanteil analysiert.

Kondenswasser-/Schwitzwasserprüfung

DIN EN ISO 6270-2 (vormals DIN 50017)

Dieses Prüfverfahren dient dazu, Proben auf ihre Beständigkeit bezüglich Kondenswasser-Konstantklima (KK) bzw. Kondenswasser-Wechselklima (KTW) Bedingungen hin zu untersuchen. Die Proben werden in eine Kammer eingebracht, in der eine Temperatur von 40°C und ca. 100% Luftfeuchtigkeit vorherrschen. Für KTW-Versuche wird die Temperatur alterniert. Dieses Verfahren dient wie die Korrosionsprüfung dem Aufspüren von Schwachstellen und Schäden von z. B. Lackierungen. Es gibt jedoch keine Aussage über eine mögliche Lebensdauer der zu prüfenden Teile bei normalen Umweltbedingungen.

Kesternichtest

DIN 50018; DIN EN ISO 6988; ISO 3231

Zur Überprüfung von metallischen Überzügen oder Lackierungen/Beschichtungen können diese einer schwefeldioxidhaltigen Atmosphäre in einer Kondenswasserkammer ausgesetzt werden. Hierzu wird ein definiertes Volumen SO2 in den Prüfraum gegeben, anschließend erfolgt eine achtstündige Inkubation bei 40°C und 100% Luftfeuchtigkeit, danach wird die Kammer kontinuierlich für 16 Stunden bei Raumtemperatur belüftet. Dieser Zyklus wird für die Dauer des Tests täglich wiederholt. Anschließend erfolgt die Auswertung des Schadbildes.

Kugelschlagprüfung

ASTM D2794

Bei der Kugelschlagprüfung wird eine definierte Masse aus einer definierten Höhe auf ein Testblech fallen gelassen. Durch zunehmende Fallhöhe wird die kinetische Energie die auf den Lack und den Untergrund wirkt erhöht. Wie bei der Dornbiege- und Tiefungsprüfung dient diese Methode der Überprüfung der Verformbarkeit und Anhaftung des Lackes.

Orangenhaut

Ford Standards

Orange peel, zu Deutsch Orangenhaut, ist ein Erscheinungsbild von Lackierungen bei dem es zu einer ungeordneten Reflektion des einfallenden Lichtes von der Lackoberfläche kommt. Durch die Verwendung von Ford autorisierten Standards kann eine Einstufung des Orange Peel Effekts durchgeführt werden.

Salznebel-/Salzsprühtest

DIN EN ISO 9227 (vormals DIN 50021); ASTM B117; GMW 14458

Zur Überprüfung der Unversehrtheit von galvanischen Überzügen und zur Ermittlung der Rostunterwanderung und Stabilität von Beschichtungen auf metallischen Untergründen, werden die Proben einem Salznebel ausgesetzt. Dieses Verfahren dient dazu, in kürzester Zeit Schwachstellen von Beschichtungen aufzudecken. Die Ergebnisse erlauben jedoch keine Aussage darüber, wie viele Jahre diese Belastungsprüfung einer natürlichen Bewitterung entsprechen. Die Testlösungen können je nach Anforderung auch modifiziert werden.

Schichtdicke

DIN 2360

Die Schichtdicke von nicht leitenden Beschichtungen wird zerstörungsfrei nach 2 Verfahren bestimmt.

Magnetische Untergründe: Magnetinduktive Messung
Diese Methode beruht auf der Verwendung zweier Magnetspulen deren Magnetfeld durch Annäherung an einen ferromagnetischen Untergrund verändert wird. Die Magnetfeldänderung hängt vom Abstand der Spule zum Untergrund und somit von der Schichtdicke ab.

Nicht magnetische Untergründe: Wirbelstrommessung
Kommt das Magnetfeld einer Spule in die Nähe eines leitenden Trägers, so entstehen Wechselströme, die auf das Magnetfeld der Spule wirken. Die Größe dieser Wirkung ist u.a. abhängig von dem Abstand zwischen Sonde und Untergrund und somit von der Schichtdicken.

Schichtdicke

ISO 2808 Methode 6B

Um die Schichtdicke von Lackierungen, die sich auf nicht metallischen Untergründen befinden, zu bestimmen verwendet man ein Keilschnittgerät. Hierbei wird mit einer Klinge, deren Schneidewinkel bekannt ist, ein Schnitt gemacht. Zur besseren Bestimmung, wird der zu untersuchende Bereich vor dem Schnitt mit einem Filzstift eingefärbt. Nach dem Schnitt wird die Schnittbreite gemessen und die Schichtdicke mittels des Schnittwinkels gemessen.

Shore Härte

Shore-A und Shore-D Härteprüfung
micro IRHD

ASTM D2240; ASTM D2000; DIN EN ISO 868; DIN 53505 (-A/-D), IRHD nach DIN ISO 48

Um die Härte von Kunststoffen, Hartgummi oder Elastomeren zu bestimmen und vergleichen zu können, bedient man sich der Shore Härte Messung. Hierbei gilt in der Regel, dass weichere, duktile Materialien nach Shore-A und harte Kunststoffe nach Shore-D bestimmt werden. Das Messprinzip beruht darauf, dass eine definierte Metallspitze in den Probenkörper gedrückt wird. Hierbei leistet der Prüfkörper je nach Härte mehr oder weniger Wiederstand. Je nachdem wie tief die Spitze in die Probe eindrücken kann, ergibt sich ein Shore Härte Wert. Generell gilt, ist der Probenkörper nicht verformbar und kann die Spitze nicht eindringen so liegt eine Shore Härte von 100 vor. Je niedriger der Shore Härte Wert desto duktiler ist das Material.

Steinschlagprüfung

ASTM D3170; SAE J400; Fiat 50488

Um das Verhalten von Lack- bzw. Oberflächenbeschichtungen bezüglich ihres Verhaltens gegenüber Steinschlag zu simulieren, werden Testplatten in ein dafür vorgesehenes Prüfgerät eingebracht und die Oberfläche unter definiertem Winkel und Druck mit definiertem Steingut beschossen. Anschließend wird das „Steinschlagbild“ auf den Testplatten ausgewertet.

Technische Sauberkeit

VDA 19 Teil 2; ISO 16232; Illigwert (Illigzahl)

Bei der Untersuchung der technischen Sauberkeit werden die Verschmutzungen, die sich aus der Luft auf Proben, in Räumen, in Produktionshallen usw. ablagern nach metallischen und nicht metallischen Partikeln, Fasern, Korund, Sand und allen anderen möglichen Kontaminationen untersucht. Hierfür werden Partikelfallenfilter (Klebepads) verwendet. Die Klebepads werden nach der Exposition mikroskopisch untersucht. Für die Auswertung nach Illig (Illigzahl) wird die Summe der Partikel auf eine Fläche von 1000 cm2 und eine Expositionszeit von einer Stunde normiert. Die Partikelgrößenverteilung wird mit einem Gewichtungsfaktor in den einzelnen Partikelgrößenklassen multipliziert und die einzelnen Partikelzahlen summiert.

Bei der Norm VDA 19 Teil 1 handelt es sich um einen CCC-Code (Component Cleanliness Code). Die Klasse und die Anzahl der Partikel werden ausgewertet und im CCC-Code wiedergegeben.

Tiefungsprüfung

DIN EN ISO 1520

Zur Untersuchung der Dehnbarkeit und Haftfestigkeit einer Beschichtung wird ein beschichtetes Testbleche in einer Vorrichtung eingespannt. Eine definierte Halbkugel drückt anschließend mit einer definierten Fortschrittgeschwindigkeit von der Rückseite in das Blech. Auf der Vorderseite beobachtet man die Auswölbung der Beschichtung. Sobald eine Rissbildung zu beobachten ist, wird der Test beendet. Anders als bei der Kugelschlagprüfung wird hier die Kraft nicht spontan sondern kontinuierlich auf die Probe ausgeübt.

Zyklischer Korrosionstest

SAE J2334; DIN EN ISO 11997-1; DIN EN ISO 6270-2,
VW P1210 und VDA 621415

Die zyklische Korrosion stellt eine Erweiterung des Salzsprüh- und Kondenswassertests da. Bei der zyklischen Korrosion werden die zu prüfenden Teile zuerst einem Kondenswassertest unterzogen, gefolgt von einem kurzen Salzsprühtest (Die verwendete Salzlösung besitzt eine andere Zusammensetzung als die Lösung für den klassischen Salzsprühtest) und einer anschließenden Trockenphase. Die Dauer eines Zyklus beträgt 24 Stunden, danach wiederholt sich die Prozedur. Nachdem die geforderte Mengen an Zyklen durchlaufen wurde werden die Testkörper bezüglich ihres Schadbildes bewertet.