Fehler bei der Beschichtung von Kunststoffen

Oftmals entstehen Haftfestigkeitsverluste auf Kunststoffen durch eine zu geringe Aktivierung, d. h. die Oberflächenspannung des Kunststoffs ist zu niedrig. Oder es befinden sich Störsubstanzen, wie etwa Verunreinigungen auf der Oberfläche oder interne Trennmittel des Kunststoffs. Es gibt jedoch auch noch weitere Möglichkeiten, die diese Störungen verursachen können.

Die Delamination trat zwischen Grundierung und Decklack auf. Foto: DFO
Die Delamination trat zwischen Grundierung und Decklack auf. Foto: DFO -

Im vorliegenden Fall ging es um die Lackierung von bereits grundierten Kunststoffbauteilen bei einem Lohnbeschichter. Es handelte sich um einen Eilauftrag eines bekannten Kunden. Man entschied sich nach mündlicher Absprache ohne vorherige Prüfungen für den üblichen Lackaufbau bei Teilen dieser Art, weil man dem Kunden schnell helfen wollte. Farbton und Lackaufbau waren für ähnliche Bauteile freigegeben, also sollte es keine Probleme geben. Leider kam es nach kurzer Zeit zu einer Reklamation wegen Blasenbildung und Haftfestigkeitsverlusten. Wie in einem solchen Fall üblich, untersuchte die Deutsche Forschungsgesellschaft für Oberflächenbehandlung (DFO) zuerst, in welcher Ebene der Beschichtung die Delamination auftrat. Anschließend wurden mit Hilfe von REM-/EDX-Analysen die Lackunterseite sowie die Substratoberfläche im Bereich der Delamination untersucht.

Die verwendeten Analysemethoden

Rasterelektronenmikroskopie (REM) & Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX)

Das REM nutzt die Wechselwirkung eines Elektronenstrahls mit der Probe als bildgebendes Verfahren. Dabei wird eine deutlich höhere Auflösung und Schärfentiefe als im Lichtmikroskop erreicht. Zusätzlich können Topographie-Unterschiede dargestellt werden. Ein zweiter Detektor, das EDX, ermöglicht es, freigesetzte Röntgenstrahlung energetisch zu analysieren und den verschiedenen Elementen der Probe zuzuordnen. Dies erlaubt z.B. die Untersuchung der Elementverteilung auf einer Oberfläche (Element-Mapping).

Die Delaminationsebene konnte zwischen Grundierung und Decklack identifiziert werden. Bei der EDX-Analyse konnten auffällig hohe Mengen Phosphor in der Grundierung detektiert werden. Phosphor ist jedoch (ohne anorganisches Kation) kein üblicher Bestandteil einer normalen Grundierung. Was in der Eile leider vergessen wurde, war die Tatsache, dass es sich bei der Grundierung um ein mit phosphorhaltigen Flammschutzmitteln versetztes System handelte, da diese Teile in einem Sicherheitsbereich eingesetzt wurden. Dieses Flammschutzadditiv führte dazu, dass das übliche Lacksystem nicht auf der Oberfläche haftete, weil es nicht darauf abgestimmt war. Leider kommt es in der Praxis oft zu solchen Fehlern, weil unter Zeitdruck relevante Informationen nicht kommuniziert werden. Meist ist dies mit hohen Folgekosten verbunden, so dass sich eine geduldige Herangehensweise trotz Zeitdrucks letztlich auszahlt.

Zum Netzwerken:
Deutsche Forschungs­gesellschaft für Oberflächenbehandlung (DFO) e.V., Neuss, Nicole Dopheide, Tel. +49 2131 40811-24, dopheide@dfo-service.de, www.dfo.info

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