DE102007055260A1

DE102007055260A1 - Verfahren zur Prüfung der Oberflächenbeständigkeit

Info

Publication number: DE102007055260A1
Application number: DE102007055260A
Authority: DE
Inventors: Thomas Geiger; Tobias Burk; Thomas Brinz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Fuell Process Sa Ch
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-05-28
Also published as: GB201009850D0; CH700290B1; GB2467876A; WO2009065824A1; GB2467876B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Beständigkeit von Oberflächen (1) gegenüber Schadstoffen, bei dem zunächst ein Schadstoff auf einen Bereich der Oberfläche (1) aufgetragen wird und anschließend ein Einwirken des Schadstoffes für eine vorgegebene Zeit erfolgt. Nach dem Einwirken des Schadstoffes wird eine Messung von Oberflächenveränderungen im Bereich des Schadstoffauftrags (7) mit einem automatisierbaren Messverfahren durchgeführt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Beständigkeit von Oberflächen gegenüber Schadstoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Oberflächen unterschiedlichster Gegenstände sind häufig unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt. So kommen derartige Oberflächen zum Beispiel auch mit Schadstoffen in Kontakt. Um eine Beständigkeit gegenüber den Schadstoffen zu erzielen, werden die Oberflächen vielfach mit einer Beschichtung versehen. Derartige Beschichtungen sind zum Beispiel Lacke.
Schadstoffe, mit denen die Oberflächen in Kontakt kommen, sind zum Beispiel Säuren, Laugen, Inhaltsstoffe von Lebensmitteln und, wenn der beschichtete Gegenstand zum Beispiel außerhalb geschlossener Gebäude eingesetzt wird, auch Vogelkot. So entstehen zum Beispiel bei Automobillackierungen matte Flecken, die durch Kombination von Vogelkot und Sonneneinstrahlung entstehen. Hierbei wird der Lack angegriffen und es kommt zu einer Mattierung der Oberfläche. Neben einer Mattierung der Oberfläche können sich durch Schadstoffe, zum Beispiel Chemikalien auf einem Lack zum Beispiel auch Blasen bilden, es kann zu Abplatzungen und Verfärbungen kommen.
Um eine Oberfläche bzw. Beschichtung mit einer verbesserten Chemikalienbeständigkeit zu entwickeln, ist es notwendig, geeignete Verfahren zur Beschleunigung der Schädigung der Oberflächen und Methoden für eine aussagekräftige Bewertung des Schadensbildes zu entwickeln. Bei derzeit üblichen Verfahren wird hierzu auf eine zu prüfende Oberfläche ein Schadstoff aufgebracht. Bei flüssigen Schadstoffen wird üblicherweise ein Tropfen auf die Oberfläche aufgetragen. Nach dem Auftragen des flüssigen Schadstoffes folgt eine Einwirkzeit, bei der der flüssige Schadstoff über einen definierten Zeitraum bei Raumtemperatur oder auch bei erhöhter Temperatur zur Beschleunigung der Schädigung einwirkt. Die erhöhte Temperatur wird zum Beispiel durch den Einsatz von Gradientenöfen erzielt.
Nach dem Einwirken des Schadstoffes erfolgt eine visuelle Bewertung des Schadensbildes. Üblicherweise wird diese durch Laborpersonal anhand einer Skala durchgeführt. Solche Prüfungen und deren Auswertung sind zum Beispiel in DIN ISO 2812-1 beschrieben. Das Vorgehen wird jedoch auch regelmäßig zum Beispiel durch Automobilhersteller abgewandelt. Speziell für Oberflächen in der Möbelindustrie entwickelte Normen zur Bewertung von Oberflächenschädigungen sind zum Beispiel DIN EN 12720 und DIN 68861-1.
Nachteil aller eingesetzten Verfahren zur Beurteilung der Schädigung einer Oberfläche ist es, dass diese auf geschultes Personal angewiesen sind. Dazu kommt, dass die Beurteilung, insbesondere bei nur schwacher Schädigung, häufig von Person zu Person unterschiedlich ist, so dass alle Untersuchungen von derselben Person durchgeführt werden sollten, um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten. Eine zuverlässige, reproduzierbare Bewertung, die frei von subjektiven Einflüssen ist, wird hierdurch deutlich erschwert. Ein eindeutiger Vergleich der in unterschiedlichen Labors gewonnenen Ergebnisse ist somit bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nur bedingt möglich. Ein weiterer Nachteil der visuellen Beurteilung ist, dass diese sich nicht in automatisierten Anlagen, zum Beispiel für eine Hochdurchsatzforschung einsetzen lässt.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Prüfung der Beständigkeit von Oberflächen gegenüber Schadstoffen, wird zunächst ein Schadstoff auf einen Bereich der Oberfläche aufgetragen. Anschließend erfolgt ein Einwirken des Schadstoffes für eine vorgegebene Zeit. Nach dem Einwirken des Schadstoffes wird eine Messung von Oberflächenveränderungen im Bereich des Schadstoffauftrags mit einem automatisierbaren Messverfahren durchgeführt.
Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten visuellen Prüfverfahren sind automatisierbare Messverfahren objektiv. Das heißt auch von verschiedenen Labors durchgeführte Messungen werden miteinander vergleichbar. Zudem ist es möglich, das Verfahren zur Beurteilung von Oberflächen in einer automatisierten Anlage zum Beispiel für eine Hochdurchsatzforschung einzusetzen.
Als automatisierbare Messverfahren können zum Beispiel handelsübliche, allgemein anerkannte Messverfahren zur Messung von Oberflächenveränderungen durch die Belastung mit Schadstoffen eingesetzt werden. Derart allgemein anerkannte Messverfahren sind zum Beispiel das Messen des Glanzes der Oberfläche im Bereich des Schadstoffauftrags mit einem Glanzmessgerät, das Messungen von Verfärbungen mit einem Farbmessgerät, die Messung der Schichtdicke, die Messung der Leitfähigkeit der Oberfläche, die Messung der Transmission von Licht durch die Oberfläche und das Messen der Härte der Oberfläche.
Durch den Einsatz des automatisierbaren Messverfahrens lässt sich zudem eine schnellere Beurteilung der Oberfläche erzielen. Auch werden Ergebnisse nicht durch eine subjektive Bewertung unterschiedlicher Personen beeinflusst. Dies führt zu einer guten Vergleichbarkeit der Ergebnisse mit Standardverfahren aufgrund eines identischen Vorgehens bei der Beurteilung der Oberfläche. Auch lassen sich die Ergebnisse aufgrund sehr genauer Messverfahren besser differenzieren als bei einer visuellen Beurteilung durch einen Mitarbeiter.
Neben dem Einsatz bei beschichteten Oberflächen ist es auch möglich, das Verfahren bei unbeschichteten Oberflächen einzusetzen. Auch können Beschichtungen unterschiedlichster Art geprüft werden. Hierbei ist lediglich jeweils ein an die Art der Oberfläche bzw. der Beschichtung angepasstes Messverfahren zur Beurteilung heranzuziehen. Auch ist es möglich, dass mehrere unterschiedliche Messverfahren zur Beurteilung der Oberfläche eingesetzt werden. Üblicherweise werden die Messverfahren, wenn diese mit unterschiedlichen Geräten durchgeführt werden, nacheinander durchgeführt. Hierbei ist es üblich, dass zerstörungsfreie Messverfahren eingesetzt werden, bevor gegebenenfalls nicht zerstörungsfreie Messverfahren verwendet werden. Üblicherweise sind jedoch Messverfahren, die zur Beurteilung von Veränderungen einer Oberfläche eingesetzt werden, zerstörungsfrei.
Um das Schadensbild, das sich durch die Einwirkung von Schadstoffen an der Oberfläche ergibt besser beurteilen zu können, ist es bevorzugt, eine ortsaufgelöste Messung der Oberflächenveränderungen durchzuführen. Hierzu wird die Messung an mehreren Messpunkten in dem Bereich der Oberfläche, auf die der Schadstoff aufgetragen wurde, durchgeführt. Der Abstand der Messpunkte liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 5 mm zueinander, kann davon jedoch je nach Art und Größe der Schädigung auch abweichen.
Als Schadstoffe, gegenüber denen die Beständigkeit der Oberfläche geprüft wird, werden üblicherweise Säuren, Laugen, organische Lösungsmittel, Öle, Kraftstoffe und Lebensmittel, wie zum Beispiel Kaffee, Tee oder Fruchtsäfte, eingesetzt. Üblicherweise eingesetzte Säuren sind zum Beispiel Salzsäure oder Schwefelsäure. Als Lauge wird zum Beispiel Natronlauge eingesetzt. Bevorzugte weitere Schadstoffe, gegenüber denen die Beständigkeit der Oberfläche geprüft wird, sind zum Beispiel Öle, Kraftstoffe, Kaffee, Tee oder Fruchtsäfte.
Das Einwirken des Schadstoffes auf die Oberfläche erfolgt vorzugsweise bei erhöhter Temperatur, um ein beschleunigtes Einwirken zu erzielen. Hierdurch lässt sich die Prüfungszeit reduzieren, um einen Einsatz in der Hochdurchsatzforschung zu ermöglichen. Die Temperatur, bei der der Schadstoff einwirkt, ist dabei im Allgemeinen abhängig vom eingesetzten Schadstoff und liegt im Bereich von 5 bis 280°C, vorzugsweise im Bereich von 25 bis 80°C. Die Temperatur ist dabei insbesondere abhängig vom Schadstoff, dem Einsatzbereich der Oberfläche und dem Werkstoff des Substrats.
Um den Schadstoff bei erhöhter Temperatur einwirken zu lassen, wird die Probe mit der Oberfläche, auf die der Schadstoff aufgetragen wurde zum Beispiel in einem Ofen erwärmt. Geeignete Öfen sind zum Beispiel Gradientenöfen. Weitere geeignete Öfen sind zum Beispiel auch Konvektionsöfen, Strahlungsöfen oder Klimakammern.
Um den Einsatz des Verfahrens in einem automatisierten Prozess zum Beispiel in der Hochdurchsatzforschung zu ermöglichen, ist es bevorzugt, wenn der Schadstoff automatisiert auf den zu prüfenden Bereich der Oberfläche aufgetragen wird. Zum Auftragen des Schadstoffes können zum Beispiel Pumpendosierer eingesetzt werden. Weitere geeignete Dosiersysteme sind auch Pipettierautomaten, Zeit-Druck-Dosierer, Kolbendosierer, Schneckendosierer oder Sprüheinrichtungen sowie geeignete Dosiervorrichtungen für Feststoffe, mit denen zum Beispiel Pulver, Granulat oder Pellets dosiert werden können.
Insbesondere für den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens in automatisierten Prozessen ist es weiterhin bevorzugt, wenn auch die Auswertung der Messung automatisiert erfolgt. Hierzu ist es bevorzugt, wenn zur Beurteilung des Grades der Schädigung die maximale Abweichung des an einem Messpunkt gemessenen Wertes von dem Wert an einer Position ohne Schädigung und das Integral der Differenz an jedem Messpunkt zum Wert ohne Schädigung ermittelt wird. Um die Differenz zwischen dem gemessenen Wert mit Schädigung und ohne Schädigung ermitteln zu können, wird üblicherweise zunächst eine Messung durchgeführt, bevor der Schadstoff auf die Oberfläche aufgetragen wird. Die Messung erfolgt dabei jeweils an den gleichen Messpunkten.
Durch die Bestimmung des Integrals der Differenz und die maximale Abweichung ist es möglich, die Stärke der Schädigung zu bestimmen, da zum Beispiel die eigentliche Messfläche des eingesetzten Messgerätes größer sein kann als die geschädigte Fläche.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Messverfahrens,
1A Draufsicht auf eine geschädigte Stelle,
2 Ergebnisse einer Glanzmessung nach Einwirkung durch Xylol,
3 Ergebnisse einer Glanzmessung nach Einwirkung von einmolarer (1 mol/l) NaOH.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist schematisch eine Vorrichtung zur Prüfung der Beständigkeit von Oberflächen gegenüber Schadstoffen dargestellt.
Um die Beständigkeit von Oberflächen gegenüber Schadstoffen zu prüfen, wird zunächst auf eine zu prüfende Oberfläche 1 ein Schadstoff aufgebracht, gegenüber dem die Beständigkeit der Oberfläche geprüft werden soll. Das Aufbringen des Schadstoffes erfolgt beispielsweise manuell mit Pipetten oder automatisiert zum Beispiel mit Pumpendosierern. Üblicherweise wird der Schadstoff, der im Allgemeinen flüssig vorliegt, auf die Oberfläche in einer geringen Menge aufgetropft. Um reproduzierbare Ergebnisse erzeugen zu können, ist es hierbei bevorzugt, wenn immer die gleiche Menge des Schadstoffes auf die Oberfläche 1 aufgebracht wird. Nach dem Aufbringen des Schadstoffes erfolgt im Allgemeinen ein Einwirken auf die Oberfläche 1. Das Einwirken kann dabei bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur sowie einem definierten Klima erfolgen. Bevorzugt erfolgt das Einwirken des Schadstoffes auf die Oberfläche bei erhöhter Temperatur, da aufgrund der erhöhten Temperatur eine beschleunigte Einwirkung auf die Oberfläche erzielt werden kann.
Oberflächen, deren Beständigkeit gegenüber Schadstoffen geprüft werden kann, sind Oberflächen aus beliebigen Materialien. So können zum Beispiel metallische oder Kunststoffoberflächen geprüft werden. Weiterhin ist es auch möglich, Beschichtungsoberflächen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu überprüfen. Hierzu wird eine Beschichtung 3 auf ein Substrat 5 aufgetragen. Anschließend erfolgt das Aufbringen des Schadstoffes auf die Beschichtung 3.
Übliche Beschichtungen 3, die auf ihre Beständigkeit gegenüber Schadstoffen geprüft werden, sind zum Beispiel Lacke. Es ist jedoch auch möglich, zum Beispiel galvanische Beschichtungen zu prüfen.
Das eingesetzte Substrat kann aus jedem beliebigen Material bestehen, auf welches die Beschichtung 3 aufgebracht werden kann. So ist es zum Beispiel möglich, Substrate aus einem Metall, einem Kunststoff oder zum Beispiel auch aus Holz einzusetzen. Üblicherweise wird das Material des Substrates 5 entsprechend der Anwendung der Beschichtung 3 ausgewählt. Wenn zum Beispiel eine Beschichtung 3 von Möbeln geprüft werden soll, ist es bevorzugt, Holz für das Substrat 5 einzusetzen. Wenn jedoch beispielsweise die zu prüfende Beschichtung 3 eine Automobillackierung ist, ist es bevorzugt, als Substrat 5 ein Stahlblech zu verwenden.
Insbesondere bei Kunststoffoberflächen, wie diese bei vielen Gegenständen des täglichen Bedarfs eingesetzt werden, ist es jedoch auch üblich, dass die Oberfläche des Gegenstandes keine Beschichtung aufweist. In diesem Fall wird der Schadstoff direkt auf das Substrat 5 aufgetragen.
Wenn das Einwirken des Schadstoffes auf die Oberfläche bei erhöhter Temperatur erfolgt, so ist es bevorzugt, wenn das Substrat 5 mit dem aufgebrachten Schadstoff in einem Ofen erwärmt wird. Besonders bevorzugt sind hierbei Gradientenöfen, um die Schadstoffeinwirkung bei unterschiedlichen Temperaturen zu messen. Der Dosierschritt wird dabei im Allgemeinen für jeden Temperaturschritt wiederholt.
Durch das Aufbringen des Schadstoffes auf die Oberfläche 1 und das Einwirken des Schadstoffes ergibt sich im Allgemeinen eine geschädigte Stelle 7 an der Oberfläche 1. Die geschädigte Stelle 7 nimmt dabei im Allgemeinen die Form ein, die der aufgetragene Schadstoff eingenommen hat. Üblicherweise ergibt sich bei aufgetropftem flüssigen Schadstoff somit eine im Wesentlichen kreisförmige geschädigte Stelle 7. Dies ist exemplarisch in Draufsicht in 1A dargestellt. Die Form der geschädigten Stelle kann jedoch auch von der Kreisform stark abweichen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Schadstoff auf der Oberfläche verläuft. Auch ergibt sich in der Regel eine von der Kreisform abweichende geschädigte Stelle 1 wenn der Schadstoff nicht flüssig sondern beispielsweise pastös ist.
Je nach Beständigkeit des Materials der Oberfläche gegenüber dem eingesetzten Schadstoff kann die Oberfläche 1 unterschiedlich stark geschädigt werden. Wenn das Material der Oberfläche 1 beständig gegenüber dem eingesetzten Schadstoff ist, so wird im Allgemeinen keine Schädigung der Oberfläche 1 auftreten. Um die Beständigkeit der Oberfläche gegenüber Schadstoffen zu prüfen, ist es deshalb im Allgemeinen üblich, mehrere Versuche durchzuführen, wobei der eingesetzte Schadstoff jeweils in unterschiedlichen Konzentrationen aufgetragen wird. Hierbei wird geprüft, ab welcher Konzentration des Schadstoffes eine Schädigung der Oberfläche eintritt. Neben dem Einsatz des gleichen Schadstoffes in unterschiedlichen Konzentrationen ist es selbstverständlich auch üblich, mehrere unterschiedliche Versuche mit verschiedenen Schadstoffen durchzuführen, um zu untersuchen, wie das Material der Oberfläche 1 auf die unterschiedlichen eingesetzten Schadstoffe reagiert.
Die unterschiedlichen Konzentrationen des eingesetzten Schadstoffes sowie die verschiedenen eingesetzten Schadstoffe führen dazu, dass für jedes zu prüfende Material der Oberfläche eine Vielzahl an Versuchen durchgeführt werden muss. Um dies in einem vertretbaren Zeitrahmen durchführen zu können, ist es deshalb bevorzugt, die Prüfung automatisiert durchzuführen. Erfindungsgemäß ist dies aufgrund des eingesetzten automatisierten Messverfahrens möglich.
Um ein Maß für die Schädigung an der geschädigten Stelle 7 aufgrund des Auftrags des Schadstoffes auf die Oberfläche 1 zu erzielen, wird ein Messgerät 9 eingesetzt. Die Art des eingesetzten Messgerätes 9 ist dabei davon abhängig, welche Art der Schädigung der Oberfläche 1 ermittelt werden soll. So tritt zum Beispiel bei Lackierungen von Kraftfahrzeugen sehr häufig eine Mattierung der Oberfläche 1 auf. Diese ist zum Beispiel darauf zurückzuführen, dass Vogelkot auf die Oberfläche der Lackierung des Kraftfahrzeuges einwirkt. Die Schädigung wird dabei im Allgemeinen durch Wärme, wie sie zum Beispiel durch Sonneneinstrahlung auftritt, verstärkt. Um das Ausmaß der Mattierung der Oberfläche 1 zu bestimmen, werden zum Beispiel Glanzmessgeräte, wie sie handelsüblich erhältlich sind, eingesetzt. Mit einem Glanzmessgerät wird im Allgemeinen die Reflexion von Licht gemessen, das auf die Oberfläche fällt. Die Bestimmung des Glanzes erfolgt über das Verhältnis der Stärke des reflektierten Lichts von seinem Auftreffpunkt auf eine im Glanzmessgerät vorgesehene reflektierende Platte. Üblicherweise weist der Glanzwert einer Glasoberfläche mit einem Brechungskoeffizienten von 1,567 den Bezugswert von 100 auf. Ein höherer Wert bedeutet einen stärkeren Glanz und ein kleinerer Wert einen geringeren Glanz.
Weitere auftretende Schädigungen an Oberflächen, die durch das Einwirken eines Schadstoffes auf die Oberfläche 1 auftreten können, sind zum Beispiel Veränderungen des Farbtons. Diese werden im Allgemeinen mit Farbmessgeräten ermittelt. Geeignete Farbmessgeräte, die zur Bestimmung von Veränderungen des Farbtons der Oberfläche eingesetzt werden können, arbeiten zum Beispiel nach dem Spektralverfahren, bei dem eine definierte Lichtquelle die zu prüfende Oberfläche beleuchtet. Das von der Oberfläche reflektierte Licht wird anschließend spektral gemessen.
Neben der Mattierung der Oberfläche und Veränderungen des Farbtons kann es weiterhin insbesondere bei beschichteten Oberflächen zum Abbau, Abtrag oder Abplatzen der Beschichtung kommen. Der Abbau, Abtrag oder das Abplatzen der Beschichtung kann zum Beispiel mit Hilfe einer Schichtdickenmessung beurteilt werden. Die Schichtdicke wird dabei im Allgemeinen ermittelt aus der unterschiedlichen Reflektion von eingestrahltem Licht an der Oberfläche der Beschichtung und an der Oberfläche des Substrates. Das eingesetzte Licht hat dabei eine Wellenlänge, für die die Beschichtung transparent ist. Bei nichttransparenten Schichten ist es auch möglich, anstelle von Licht zum Beispiel Ultraschall einzusetzen. Ein Teil des Schalls wird an der Oberfläche der Beschichtung und ein Teil an der Oberfläche des Substrates reflektiert. Aus dem Zeitunterschied, zu dem der Ultraschallimpuls von einem Empfänger empfangen wird, lässt sich die Schichtdicke bestimmen. Ein weiteres geeignetes Verfahren für die Schichtdickenmessung ist ein Wirbelstrommessverfahren.
Weitere Messverfahren, die eingesetzt werden können, um die Schädigung der Oberfläche 1 zu bestimmen sind zum Beispiel die Leitfähigkeitsmessung, eine Transmissionsmessung für Licht, ein Kratztest oder eine Härtemessung. Insbesondere bei der Einwirkung von Chemikalien ist es zum Beispiel möglich, dass die Beschichtung, beispielsweise ein Lack, angelöst wird. Hierdurch reduziert sich die Härte der Beschichtung. Dies lässt sich zum Beispiel durch eine Härtemessung ermitteln. Ein gängiges Verfahren zu Ermittlung der Härte ist zum Beispiel die Messung der Eindringhärte. Hierbei wird ein Prüfkörper mit einer definierten Kraft auf die Oberfläche gepresst und anschließend die Eindringtiefe des Prüfkörpers ermittelt.
Um ein genaues Bild der Schädigung zu erzielen, ist es bevorzugt, wenn die Messung ortsaufgelöst erfolgt. Hierzu werden zum Beispiel mehrere hintereinander liegende Messpunkte im Bereich der geschädigten Stelle 7 vorgesehen. An jedem Messpunkt wird eine Messung durchgeführt. Hierzu wird das Messgerät 9, wie mit dem Pfeil 11 dargestellt, entlang der geschädigten Stelle 7 verschoben. Alternativ ist es jedoch auch möglich, das Messgerät 9 ortsfest zu halten und das Substrat 5 mit der geschädigten Stelle 7 relativ zum Messgerät 9 zu verschieben. Wenn die Messpunkte, an denen gemessen wird, nur in einer Reihe liegen, so ist es bevorzugt, wenn diese in der Mitte der geschädigten Stelle liegt. Dies ist beispielhaft mit einer Skala 13 in den 1 und 1A dargestellt. So ist es zum Beispiel möglich, an jedem Skalenstrich eine Messung durchzuführen. In diesem Fall steht jeder Skalenstrich für einen Messpunkt. Der gewählte Messpunktabstand liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 5 mm. Der Abstand richtet sich dabei im Allgemeinen an der Länge der geschädigten Stelle 7 aus. Je größer die geschädigte Stelle 7 ist, umso größer wird zum Beispiel der Abstand der Messpunkte gewählt. Je kleiner der Abstand der Messpunkte ist, umso genauer wird das Schadensbild. Der geeignete Abstand hängt dabei vom eingesetzten Messgerät und dessen Möglichkeiten ab. Die Anzahl der Messpunkte in einer Reihe liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 25. Die Anzahl der Messpunkte und damit der Abstand ist auch abhängig vom zu untersuchenden Schadstoff und dessen Eigenschaften, insbesondere dessen Viskosität und Oberflächenspannung, und die sich daraus ergebende Ausbreitung des Stoffes auf der Oberfläche 1.
Da zur Messung handelsübliche Messgeräte 9 eingesetzt werden, ist die Messung und die damit verbundene Auswertung der Messwerte objektiv und somit vergleichbar.
Neben der Stärke der Schädigung können durch die ortsaufgelöste Messung an mehreren Messpunkten zudem weitere Informationen gewonnen werden. So kann zum Beispiel ermittelt werden, an welcher Position der geschädigten Stelle 7 eine stärkere oder eine schwächere Schädigung auftritt.
Das Messgerät muss für jede Messung neu aufgesetzt werden. Ein Verschieben würde das Gerät und die Oberfläche schädigen bzw. verunreinigen. Das Aufsetzen des Messgerätes ist mit dem Pfeil 14 in 1 dargestellt.
In 2 ist beispielhaft eine Glanzmessung nach Einwirkung durch Xylol dargestellt.
Auf einen schwarzen Industrie-Decklack wurde Xylol als Schadstoff aufgebracht. Das Xylol wirkte anschließend 15 Minuten bei einer Temperatur von 125°C auf den Lack ein. Anschließend wurde eine Glanzmessung durchgeführt. Die Messung erfolgte ortsaufgelöst an mehreren Punkten entlang einer Linie über die geschädigte Stelle. Der Abstand der einzelnen Messpunkte betrug 2 mm. Der Messweg in Millimeter ist auf der x-Achse aufgetragen. Auf die y-Achse 17 ist der Glanzwert in Prozent aufgetragen. Es wurden an der gleichen geschädigten Stelle drei unterschiedliche Messungen mit unterschiedlichen Messaufsätzen des Glanzmessgerätes durchgeführt. Hierbei wurden Messaufsätze mit einem Streuwinkel von 20°, von 60° und von 85° eingesetzt. Die dreieckförmigen Symbole zei gen die Messwerte bei einem Streuwinkel von 85° die quadratischen Symbole die Messwerte bei 60° und die rautenförmigen Symbole die Messwerte bei 20°. Wie anhand der dreieckförmigen Symbole 19 zu erkennen ist, zeigen sich bei einem Messaufsatz mit einem Streuwinkel von 85° nur eine geringe Abnahme im Glanz. Dies ist darauf zurückzuführen, dass aufgrund der großen Streuung auch ein großer Bereich außerhalb der geschädigten Stelle 7 erfasst wird. Die Messung mit einem Streuwinkel von 60° zeigt bereits eine deutliche Glanzabnahme, insbesondere an den Rändern der geschädigten Stelle 7, wie anhand der quadratischen Messpunkte 21 ersichtlich ist. Ein noch deutlicherer Glanzabfall zeigt sich bei der Messung mit einem Streuwinkel von 20°, wie die rautenförmigen Symbole 23 zeigen. Der Streuwinkel von 20° hat die geringste Streuung, so dass hier nur ein geringer Anteil an ungeschädigter Oberfläche mit erfasst wird. Durch die ortsaufgelöste Messung mit einem Messpunktabstand von 2 mm, wie sie bei der in 2 dargestellten Messung durchgeführt wurde, ist ersichtlich, dass die Schädigung bei Xylol insbesondere im Außenbereich des aufgebrachten Tropfens auftritt. Hier ist der Glanzabfall am stärksten.
Im Vergleich dazu zeigt 3 die Messergebnisse bei einer Schädigung durch Natriumhydroxidlösung. Hierzu wurde eine einmolare (1 mol/l) Natriumhydroxidlösung als Schadstoff auf die Oberfläche eines schwarzen Industrie-Decklacks aufgetragen. Anschließend erfolgte ein Einbrennen des Natriumhydroxids bei einer Temperatur von 125°C für 15 Minuten. Auch in 3 ist auf der x-Achse 15 die Position und auf der y-Achse 17 der Glanz aufgetragen. Auch. hier bedeuten die dreieckförmigen Symbole 19 wieder einen Messaufsatz mit einem Streuwinkel von 85°, die quadratischen Symbole 21 eine Messung mit einem Messaufsatz mit 60° und die rautenförmige Symbole eine Messung mit einem Messaufsatz mit 20° Streuwinkel. Eine Verbesserung der Messung mit abnehmendem Streuwinkel ist auch hier wieder zu erkennen. So lässt sich bei einem Streuwinkel von 85° zum Beispiel überhaupt keine Schädigung feststellen, wie an dem Verlauf der dreieckförmigen Symbole 19 zu erkennen ist. Der Verlauf der Messung mit einem Streuwinkel von 60° zeigt bereits eine leichte Glanzabnahme in der Mitte des Tropfens, wie anhand des Verlaufs der quadratischen Symbole 21 zu erkennen ist. Der deutlichste Glanzabfall ergibt sich auch hier wieder mit einem Streuwinkel von 20°, da hier die beste Auflösung erfolgt und nur ein geringer Bereich der Oberfläche 1 bei einer Messung an einem Messpunkt erfolgt. Im Unterschied zur Schädigung mit Xylol ergibt sich bei der Schädigung mit der einmolaren Natriumhydroxidlösung insbesondere eine Schädigung in der Mitte des aufgebrachten Tropfens. Durch die ortsaufgelöste Messung, bei der an mehreren Punkten über die geschädigte Stelle 7 gemessen wird, lässt sich so nicht nur eine Schädigung erkennen sondern aus dem Schadensbild gegebenenfalls auch der Schadstoff ermitteln. Somit können Schädigungen besser identifiziert werden.
Um den Grad der Schädigungen zu ermitteln, wird neben dem maximalen Glanzabfall 25 auch die gesamte Fläche herangezogen. Hierzu wird vom Ausgangswert an jedem Punkt die Differenz zum Wert nach der Schädigung gebildet und das Integral der neuen Abfallskurve ermittelt. Um die Differenz bilden zu können wird hierzu vorzugsweise vor dem Auftragen des Schadstoffes eine Messung an der Stelle durchgeführt, an die der Schadstoff abschließend aufgetragen werden soll. Das ermittelte Integral ergibt ein Maß für die Schädigung und kann zu Vergleichszwecken verschiedener Proben herangezogen werden. Die integrale Messung bzw. Auswertung erlaubt es, den Grad der Schädigung zu bestimmen, da die eigentliche Messfläche des Messgerätes größer sein kann als die geschädigte Fläche. Neben einem Maximum und dem Integral ist es weiterhin möglich, die Kurve auf weitere Hoch- und Tiefpunkte mathematisch zu untersuchen, um aus der Anzahl der Hoch- und Tiefpunkte eine Klassifizierung der Schädigungsprinzipien zu erzielen. Auch ist es möglich, zum Beispiel den Mittelwert der Werte an den einzelnen Messpunkten zu ermitteln. Diese Größen können als Zahlenwerte miteinander verglichen werden und so eine automatisierte Auswertung ermöglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN ISO 2812-1 [0005]
- DIN EN 12720 [0005]
- DIN 68861-1 [0005]

Claims

Verfahren zur Prüfung der Beständigkeit von Oberflächen (1) gegenüber Schadstoffen, bei dem zunächst ein Schadstoff auf einen Bereich der Oberfläche (1) aufgetragen wird und anschließend ein Einwirken des Schadstoffes für eine vorgegebene Zeit erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einwirken des Schadstoffes eine Messung von Oberflächenveränderungen im Bereich des Schadstoffauftrags (7) mit einem automatisierbaren Messverfahren durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das automatisierbare Messverfahren mindestens eine der folgenden Messungen umfasst: – Messen des Glanzes der Oberfläche im Bereich des Schadstoffauftrags mit einem Glanzmessgerät, – Messen von Verfärbungen mit einem Farbmessgerät, – Messen der Schichtdicke, – Messen der Leitfähigkeit der Oberfläche, – Messen der Transmission von Licht durch die Oberfläche, – Messen der Härte der Oberfläche.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung von Oberflächenveränderungen an mehreren Messpunkten in dem Bereich (7) der Oberfläche (1), auf die der Schadstoff aufgetragen wurde, durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messpunkte im Bereich (7) der Oberfläche (1), auf die der Schadstoff aufgetragen wurde, einen Abstand im Bereich von 1 bis 5 mm zueinander aufweisen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (1) die Oberfläche einer Beschichtung (3) oder die Oberfläche eines Substrates (5) ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schadstoff eine Säure, eine Lauge, ein organisches Lösungsmittel, ein Öl, ein Kraftstoff oder ein Lebensmittel ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einwirken des Schadstoffes auf die Oberfläche (1) bei erhöhter Temperatur oder einem definierten Klima durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur während des Einwirkens des Schadstoffes im Bereich von 5 bis 280°C liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einwirken des Schadstoffes in einem Gradientenofen erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schadstoff automatisiert auf den Bereich (7) der Oberfläche (1) aufgetragen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auftragen des Schadstoffes ein Dosiersystem eingesetzt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beurteilung des Grades der Schädigung die maximale Abweichung des an einem Messpunkt gemessenen Wertes von dem Wert an einer Position ohne Schädigung und das Integral der Differenz an jedem Messpunkt zu dem Wert ohne Schädigung ermittelt wird.