Der Druckwasserstrahltest DST (DIN EN ISO 16925) ist eine etablierte Methode zur Qualitätssicherung lackierter Oberflächen im Automobilbereich. Dabei trifft ein heißer Hochdruck-Wasserstrahl auf die angeritzte Oberfläche, woraufhin das Ausmaß der Lackablösung bewertet wird. Seine Vergleichbarkeit wird jedoch durch zahlreiche Einflüsse erschwert, was Insbesondere auf lackierte, Talkum-gefüllte ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Der Druckwasserstrahltest DST (DIN EN ISO 16925) ist eine etablierte Methode zur Qualitätssicherung lackierter Oberflächen im Automobilbereich. Dabei trifft ein heißer Hochdruck-Wasserstrahl auf die angeritzte Oberfläche, woraufhin das Ausmaß der Lackablösung bewertet wird. Seine Vergleichbarkeit wird jedoch durch zahlreiche Einflüsse erschwert, was Insbesondere auf lackierte, Talkum-gefüllte thermoplastische Olefine (TPO) zutrifft. Die unsystematischen Ausfälle mit Substratbeteiligung am Versagensbild (Substratausrisse) führen zu Schwierigkeiten bei Freigabeprozessen und der Prozessoptimierung.
Ein verbesserter Beprobungsplan und Untersuchungen zum Spritzgussprozess (oft diskutierte Ausfallursache) belegten zunächst lediglich die hohe Streuung der DST-Ergebnisse.
Die Validierung des DST an unterschiedlichen Haftungsqualitäten ergab, dass die beobachtete Streuung vom DST selbst herrührt. Während der Prüfung treten unvorhersehbare Effekte an der angeritzten Stelle auf, die auf den komplexen Substrat-Lack-Verbund zurückzuführen sind, der sich außerhalb des thermodynamischen Gleichgewichts befindet.
Daneben wurde ein selten angewandter Haftungstest, der Peeltest, im Hinblick auf den Einsatz in vollautomatischen Lackierstraßen, eingeführt und optimiert. Dieser nutzt ein in die Lackschicht eingebettetes Gewebe, das „peelend“ abgezogen wird.
Der Peeltest ergab, dass die Ursache der Lackablösung ausschließlich im Substrat (bis 0,02 mm Tiefe) lokalisiert ist, da die Adhäsionskraft die kohäsive Festigkeit des Substrats übertrifft.
Talkumplättchen (Bestandteil des Substrats) tragen durch ihre Anordnung parallel zur Oberfläche entscheidend zum kohäsiven Versagensmechanismus bei, was mechanische Bulk-Prüfungen wie Zugversuch oder Kerbschlagbiegeversuch nicht vorhersagen konnten.
Untersuchungen bezüglich Aktivierungsmethoden und Oberflächenparametern zeigten, dass die Beflammung (Oxidation) von TPO nicht homogen verläuft und dafür hauptsächlich Effekte im Flammenprofil des Brenners verantwortlich sind.
Dies verlangsamt Prozesse, da das betrachtete Substrat ganzflächig bis über einen Sauerstoffschwellenwert von 5,7 Atom% auf der Oberfläche zu aktivieren ist.
Die erzielten Resultate in Bezug auf Charakteristika des DST auf lackiertem TPO und die schwächenden Effekte bestimmter Substratkomponenten und inhomogener Aktivierung führen zu einer Sensibilisierung im Bereich Qualitätssicherung lackierter Kunststoffe
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
The steam-jet test SJT (DIN EN ISO 16925) is a well-established method for quality assurance of coated surfaces in the automotive industry. It is based on a hot, high-pressure water jet hitting the coated and scratched surface and measuring the extent of detached coating. Numerous influences have been found to degrade the comparability of this method. Wide dispersion of its results is observed on ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
The steam-jet test SJT (DIN EN ISO 16925) is a well-established method for quality assurance of coated surfaces in the automotive industry. It is based on a hot, high-pressure water jet hitting the coated and scratched surface and measuring the extent of detached coating. Numerous influences have been found to degrade the comparability of this method. Wide dispersion of its results is observed on coated talc-filled thermoplastic olefins (TPO), which is associated with substrate involvement in the failure mode. This leads to difficulties in approvals and process optimizations.
Neither an improved sampling plan on coated serial bumpers nor a study on the influence of the injection molding process (often discussed failure-reason) has led to any significant results, except for the confirmation of substantial scattering of the SJT.
Validation of the SJT on different adhering coated TPO specimens showed that observed dispersion originates from the SJT itself. There are unpredictable effects on the scratched substrate-paint interface during SJT testing, which result from the complex composite being out of thermodynamic equilibrium.
Besides a rarely applied adhesion test, the peel test, was introduced and optimized to be performed in combination with fully automated industrial coating lines. The peel test, which uses a coating-embedded fabric that is peeled off, revealed that the delamination is entirely caused within the near-surface substrate region (up to 0.02 mm depth), since the adhesion force is higher than the cohesive strength of the substrate. Based on this, it can be shown that the talc flakes (part of substrate), due to their arrangement parallel to the surface, make a decisive contribution to the cohesive failure mode.
Conventional approaches to investigate the bulk properties by mechanical analysis, such as tensile test or notched bar impact test, were not able to predict these results. Even with changed bulk behavior due to injection molding effects, the surface stability (of substrate) is nearly constant.
By investigating the surface treatment and various surface parameters, it was found that the flame treatment produces highly heterogenic activation patterns (oxidation) due to effects in the flame profile of the burner.
This prolongs fabrication processes since the entire surface needs to be activated above a substrate-depending threshold oxygen concentration (here 5.7 atom%) to overcome the substrate stability.
The overall results obtained regarding characteristics of SJT on painted TPO, as well as the weakening effects of certain substrate components and inhomogeneous activation, promote awareness in the field of quality assurance of painted plastics.
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