Wie beeinflusst die Blechtopografie das Lackierergebnis?

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Wird das Lackmaterial auf einen welligen Untergrund appliziert, so führt das langsame Abfließen des Lackmaterials im senkrechten Fall zu einer Abbildung des Untergrundprofils (zusätzlich zur Schrumpfungsabbildung unten) auf die Oberfläche des applizierten Lackfilms [4]. Im Fall von langwelligeren Untergrundprofilen (zum Beispiel Fülleruntergründe) wird das Untergrundprofil etwa im Verhältnis 1:1 auf die Oberfläche des applizierten Lackfilms übertragen (Bild 3). Die Strömungsabbildung lässt innerhalb eines Mehrschichtaufbaus eine ausreichende Abdeckung der Zwischenschicht-Oberflächenstrukturen also nicht zu und kann als Hauptfaktor für den schlechteren senkrechten Verlauf im Vergleich zum waagrechten Verlauf bezeichnet werden.

Schrumpfen des Lackfilms beim Trocknen kann Profil von welligem Untergrund abbilden

Die mit der Lösemittelabdunstung einhergehende Schrumpfung des Lackfilms hat zur Folge, dass bei Verwendung eines welligen Untergrunds das Profil des Untergrunds bis zu einem gewissen Grad auf die Oberfläche der applizierten Lackschicht abgebildet wird (Bild 4). Das Ausmaß der Schrumpfung hängt zum größten Teil vom Festkörper-Volumengehalt des Lacks ab. Bei Pulver- und High-Solid-Lacken tritt wegen des hohen Festkörpergehalts eine relativ geringe Schrumpfungsabbildung auf. Damit sind die Viskosität in Abhängigkeit von Festkörpergehalt und Temperatur sowie die Form der Ofenkurven die relevanten Parameter, um den Einfluss der Schrumpfungsabbildung zu steuern.

Das Fraunhofer IPA hat ein Simulationsmodell zur Berechnung der Entstehung von Lackschichtstrukturen entwickelt, welches die im Lackfilm ablaufenden strömungsmechanischen Prozesse abbildet und so alle der oben beschriebenen Mechanismen der Strukturentstehung berücksichtigt [1-2].

Die Substratoberflächen können mittels berührungslos-optischer Verfahren (zum Beispiel konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie) oder taktiler Methoden (zum Beispiel Tastschnittverfahren) vermessen werden.

Spezielle Kenngrößen beschreiben die Blechoberflächenstruktur

Speziell zur Charakterisierung der Blechoberflächenstruktur kann eine Reihe von Kenngrößen herangezogen werden, zum Beispiel Rauheit R_a, Spitzenzahl P_c, Quotient R_a/P_c [5], s-St beziehungsweise Δ_q 1-8 mm [5], Wsa 1-5 mm oder Wa 0,8-10 mm. Diese Größen sind teilweise im Stahl-Eisen-Prüfblatt SEP 1941 beschrieben beziehungsweise werden derzeit noch in industriellen Arbeitskreisen auf ihre Eignung zur Beschreibung des Zusammenhangs Blechtopografie – Lackoberflächenstruktur überprüft.

Als Beispiel für den Substrateinfluss sind in Bild 5 die Zwischenschichtstrukturen bei einem Automobil-Lackaufbau als Funktion der Blechstruktur gezeigt. Alle Zwischenschichtstrukturen, einschließlich der Decklackstruktur, zeigen eine annähernd lineare Abhängigkeit von der Stärke der Blechstruktur.

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