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Die Erfindung betrifft eine Substanz zur Herstellung eines Verschmutzungsfilms auf einer Oberfläche nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Substanz nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6.
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In der
US 2006/0147705 A1 wird ein Verfahren zum Ausbilden einer selbstreinigenden Beschichtung, welche hydrophobisch modifizierte Partikel aufweist, beschrieben.
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Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, zum Testen solcher Beschichtungen einen Verschmutzungsfilm aufzutragen, um das Anhaften der Verschmutzung an der Beschichtung zu überprüfen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Substanz zur Herstellung eines Verschmutzungsfilms auf einer Oberfläche und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Substanz anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Substanz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung der Substanz mit den Merkmalen des Anspruchs 6.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Substanz zur Herstellung eines Verschmutzungsfilms auf einer Oberfläche ist erfindungsgemäß als ein Gemisch aus Baumharz und Ruß gebildet. Diese erfindungsgemäße Substanz eignet sich insbesondere zur Herstellung eines Verschmutzungsfilms auf einer lackierten Oberfläche, insbesondere auf einer lackierten Oberfläche eines Fahrzeugteils, welche beispielsweise mit einem Decklack lackiert ist, um mittels dieses Verschmutzungsfilms Reinigungseigenschaften dieser lackierten Oberfläche zu testen. Beispielsweise ist die Oberfläche mit einem Decklack lackiert, welcher einen so genannten Easy-to-Clean Effekt aufweist, d. h. eine Antihafteigenschaft, so dass Verschmutzungen weniger stark anhaften als an mit einem normalen Lack beschichteten Oberflächen, wodurch eine Reinigung des jeweiligen Fahrzeugteils erleichtert ist. Die Substanz dient dabei zur Herstellung eines Verschmutzungsfilms auf Oberflächen eines jeweiligen Prüfkörpers während einer Entwicklung eines solchen Lacks mit diesen Eigenschaften, insbesondere eines Decklacks, beispielsweise für PKW oder andere Fahrzeuge, welcher eine leichter zu reinigende und schmutzabweisende Oberfläche aufweist, um die Antihafteigenschaften, Schmutzabweisungseigenschaften und/oder Reinigungseigenschaften des jeweils entwickelten Lacks zu testen. Die Substanz ermöglicht dabei die Herstellung eines standardisierten Verschmutzungsfilms, so dass diese Verschmutzungsfilme auf jedem Prüfkörper stets die gleichen Eigenschaften aufweisen. Dies ermöglicht objektive Vergleiche zwischen verschiedenen Prüfkörpern, d. h. Verfälschungen der Ergebnisse solcher Tests durch abweichende Verschmutzungsfilme werden vermieden.
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Die erfindungsgemäße Substanz, d. h. das erfindungsgemäße Baumharz-Ruß-Gemisch, lässt sich besonders gut und einfach als Verschmutzungsfilm auf eine jeweilige Oberfläche aufbringen und ergibt durch die Schwärzung des Rußes, insbesondere beispielsweise auf weißen Prüfblechen als Prüfkörper, einen hohen Kontrast. Durch das Baumharz in der Substanz wird eine gute Haftung des Verschmutzungsfilms auf einem solchen Prüfblech oder anderen Prüfkörper erreicht. Baumharz allein zieht sich allerdings auf dem Prüfblech während des Durchtrocknens zu einem Tropfen zusammen, da seine Kohäsionskräfte stärker ausgeprägt sind als seine Adhäsionskräfte. Zur Beurteilung der Antihafteigenschaften des Lacks wird nach dem Antrocknen des Verschmutzungsfilms versucht, diesen mit einem Wasserhochdruckstrahlgerät zu entfernen, und anschließend wird, beispielsweise durch Bildauswertung mit einer Kamera aufgenommener Bilder der Oberfläche, analysiert, in welchem Ausmaß sich der Verschmutzungsfilm entfernen ließ. Bei Verwendung nur des Baumharzes als Verschmutzungsfilm lässt sich dieses Baumharz jedoch nicht mittels des Wasserhochdruckstrahlgeräts entfernen, sondern nur auf der Oberfläche verschieben.
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Bei der erfindungsgemäßen Substanz werden diese Nachteile durch die Beimischung des Rußes zum Baumharz vermieden. Durch den Ruß werden die Kohäsionskräfte des Baumharzes minimiert. Die Substanz kann beispielsweise mit einer Rakel auf die zu prüfende Oberfläche des jeweiligen Prüfkörpers appliziert werden, um den Verschmutzungsfilm auszubilden. Der mittels der Substanz auf diese Weise hergestellte schwarze Verschmutzungsfilm eignet sich auf farblich kontrastierenden Oberflächenbeschichtungen ideal für verschiedene Bewertungsarten. Bei einer Behandlung dieses Verschmutzungsfilms mit einem Wasserhochdruckstrahlgerät wird ein Teil des Verschmutzungsfilms von der Oberfläche des Prüfkörpers abgetragen, so dass anschließend eine Bewertung des anteilig abgetragenen Verschmutzungsfilms möglich ist, um durch diese Bewertung die Antihafteigenschaften der beschichteten, beispielsweise lackierten, Oberfläche des Prüfkörpers zu beurteilen, indem beispielsweise ermittelt wird, welcher Anteil des Verschmutzungsfilms abgetragen wurde.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch ein Gefäß mit einer Substanz zur Herstellung eines Verschmutzungsfilms auf einer Oberfläche.
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2 schematisch ein Herstellen eines Verschmutzungsfilms auf einer Oberfläche, und
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3 schematisch ein teilweise von einer Oberfläche entfernter Verschmutzungsfilm.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt, lediglich in einer stark schematisierten Darstellung, ein Gefäß 1 mit einer Substanz 2 zur Herstellung eines Verschmutzungsfilms 3 auf einer Oberfläche 4 eines Prüfkörpers 5. In 2 ist der Prüfkörper 5 während der Herstellung des Verschmutzungsfilms 3 dargestellt. 3 zeigt den Prüfkörper 5 mit teilweise wieder entferntem Verschmutzungsfilm 3.
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Die Substanz 2 zur Herstellung des Verschmutzungsfilms 3 ist als ein Gemisch aus Baumharz 6 und Ruß 7 gebildet. Dabei kann im Gemisch das Gewichtsverhältnis von Baumharz 6 zu Ruß 7 beispielsweise bei Fünf zu Eins bis Sieben zu Eins liegen. Besonders bevorzugt beträgt im Gemisch das Gewichtsverhältnis von Baumharz 6 zu Ruß 7 Sechs zu Eins. Das angegebene Gewichtsverhältnis bezieht sich insbesondere auf die flüssige, d. h. noch nicht getrocknete Substanz 2, d. h. insbesondere auf das Baumharz 6 im flüssigen Zustand vor und während des Vermischens mit dem Ruß 7.
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In einem Verfahren zur Herstellung der Substanz 2 werden Baumharz 6 und Ruß 7 miteinander vermischt. Beispielsweise werden die beiden Ausgangsstoffe Baumharz 6 und Ruß 7 in das Gefäß 1 oder in eine nicht dargestellte Mischeinheit gegeben und dort miteinander, beispielsweise durch Rühren, Schütteln und/oder Kneten, vermischt.
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Um das bevorzugte Gewichtsverhältnis von Sechs zu Eins zu erzielen, werden dementsprechend sechs Gewichtsteile Baumharz 6 und ein Gewichtsteil Ruß 7 miteinander vermischt. Ist ein anderes Mischungsverhältnis gewünscht, so werden die Gewichtsteile des Baumharzes 6 und des Rußes 7 entsprechend an das jeweils gewünschte Mischungsverhältnis angepasst, beispielsweise an die oben genannten Mischungsverhältnisse.
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Für den im Folgenden näher beschriebenen Verwendungszweck eignet sich das Mischungsverhältnis von sechs Gewichtsteilen Baumharz 6 und einem Gewichtsteil Ruß 7 besonders gut, wobei beispielsweise eine Mindestansatzmenge von 60 Gramm angesetzt wird, d. h. pro Mischung werden beispielsweise mindestens 60 Gramm der Substanz 2 hergestellt. Ein Aufrühren der Mischung erfolgt beispielsweise in einem Schnellrührer, zum Beispiel zunächst fünf Minuten lang bei 200 Umdrehungen pro Minute und danach zehn Minuten lang bei 500 Umdrehungen pro Minute. Eine Kornfeinheit der Substanz 2, d. h. der Baumharz-Ruß-Mischung, liegt vorzugsweise bei kleiner oder gleich 10 μm. Gegebenenfalls muss die Mischung länger gerührt werden, um diese Kornfeinheit zu erreichen.
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Das Baumharz 6 ist zweckmäßigerweise als ein Gemisch aus Kolophonium, Kiefer-Extrakt und Dipenten ausgebildet. Vorzugsweise weist es 45% bis weniger als 55% Kolophonium, 25% bis weniger als 35% Kiefer-Extrakt und 20% bis weniger als 25% Dipenten auf (soweit nicht anders angegeben sind immer Massen-% gemeint). Das Baumharz 6 enthält somit biologische Inhaltsstoffe, die jedoch chemisch aufbereitet werden, so dass die beschriebene standardisierte Stoffmischung vorliegt. Vor dem Trocknen ist das Baumharz 6 flüssig, so dass es sehr gut mit dem Ruß 7 zu vermischen und in Form des Verschmutzungsfilms 3 auf die Oberfläche 4 aufzubringen ist, wie im Folgenden noch näher beschrieben wird.
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Der Ruß 7 ist zweckmäßigerweise als ein Flammruß ausgebildet, auch als Industrieruß, Pigmentruß oder Lampenschwarz bezeichnet. Dieser Ruß 7 weist bevorzugt eine geringe Teilchengröße und eine sehr große Oberfläche auf. Bei dem Ruß 7 handelt es sich vorzugsweise um praktisch reinen Kohlenstoff. Der Ruß 7 liegt zweckmäßigerweise in Form eines schwarzen, üblicherweise geruchlosen Pulvers vor.
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Flammruß ist ein trockener, leichter Ruß 7, der durch ungenügende Verbrennung von festen oder dickflüssigen Materialien (Anthracen, Harz, Naphthalin, Pech, Teer, Teeröl, Destillationsrückständen der Mineralölfabrikation usw.) gewonnen wird. Ein guter Flammruß soll beim Erhitzen in einem trockenen Probierglas nur ganz wenig Wasser und noch weniger ölige Destillationsprodukte abgeben. Flammruß ist weitgehend reiner Kohlenstoff mit nur geringen Beimengungen von anorganischen Bestandteilen und Teer. Er wird durch ”kontrollierte” Verbrennung künstlich gewonnen. Je nach Ausgangsmaterialien unterscheidet man Acetylruß, Ölruß, Holzruß und Kienruß. Ruße 7 sind sehr feinteilige, stark färbende Pigmente mit hohem Bindemittelbedarf. In Ölbindemitteln trocknen sie nur langsam. Gegen Licht, Säuren, Alkalien und Chemikalien aller Art sind sie unempfindlich. Flammruß weist eine feine Korngröße und ein starkes Färbevermögen auf. Der chemische Name des bevorzugt verwendeten Flammrußes ist Carbon Black, amorphous.
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Die Substanz 2, d. h. das Baumharz-Ruß-Gemisch, eignet sich insbesondere zur Herstellung eines Verschmutzungsfilms 3 auf einer lackierten Oberfläche 4, insbesondere auf einer lackierten Oberfläche 4 eines Fahrzeugteils, welche beispielsweise mit einem Decklack lackiert ist, um mittels dieses Verschmutzungsfilms 3 Reinigungseigenschaften dieser lackierten Oberfläche 4 zu testen. Das Herstellen dieses Verschmutzungsfilms 3 ist in 2 schematisch dargestellt.
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Beispielsweise ist die mittels eines solchen Verschmutzungsfilms 3 zu prüfende Oberfläche 4 mit einem Decklack lackiert, welcher einen so genannten Easy-to-Clean Effekt aufweist, d. h. eine Antihafteigenschaft, so dass Verschmutzungen weniger stark anhaften als an normalen Serienlacken, wodurch eine Reinigung des jeweiligen Fahrzeugteils erleichtert ist. Die Substanz 2 dient dabei zur Herstellung eines Verschmutzungsfilms 3 auf der Oberfläche 4 eines jeweiligen Prüfkörpers 5 während einer Entwicklung eines solchen Lacks mit diesen Eigenschaften, insbesondere eines Decklacks, beispielsweise für PKW oder andere Fahrzeuge, welcher eine leichter zu reinigende und schmutzabweisende Oberfläche 4 aufweist, um die Antihafteigenschaften, Schmutzabweisungseigenschaften und/oder Reinigungseigenschaften des jeweils entwickelten Lacks zu testen. Die Substanz 2 ermöglicht dabei die Herstellung eines standardisierten Verschmutzungsfilms 3, so dass diese Verschmutzungsfilme 3 auf jedem Prüfkörper 5 stets die gleichen Eigenschaften aufweisen. Dies ermöglicht objektive Vergleiche zwischen verschiedenen Prüfkörpern 5, welche jeweils unterschiedliche Oberflächen 4 aufweisen, d. h. eine Verfälschung der Ergebnisse solcher Tests durch abweichende Verschmutzungsfilme 3 werden vermieden.
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Die Substanz 2, d. h. das Baumharz-Ruß-Gemisch, lässt sich besonders gut und einfach als Verschmutzungsfilm 3 auf eine jeweilige Oberfläche 4 aufbringen und ergibt durch die Schwärzung des Rußes 7, insbesondere beispielsweise auf weißen Prüfblechen als Prüfkörper 5, einen hohen Kontrast. Durch das Baumharz 6 in der Substanz 2 wird eine gute Haftung des Verschmutzungsfilms 3 auf einem solchen Prüfblech oder anderen Prüfkörper 5 erreicht. Baumharz 6 allein zieht sich allerdings auf dem Prüfblech während des Durchtrocknens zu einem Tropfen zusammen, da seine Kohäsionskräfte stärker ausgeprägt sind als seine Adhäsionskräfte. Zur Beurteilung der Antihafteigenschaften des Lacks wird nach dem Antrocknen des Verschmutzungsfilms 3 versucht, diesen mit einem Wasserhochdruckstrahlgerät zu entfernen, und anschließend wird, beispielsweise durch Bildauswertung mit einer Kamera aufgenommener Bilder der Oberfläche 4, analysiert, in welchem Ausmaß sich der Verschmutzungsfilm 3 entfernen ließ. Bei Verwendung nur des Baumharzes 6 lässt sich dieses Baumharz 6 jedoch nicht mittels des Wasserhochdruckstrahlgeräts entfernen, sondern nur auf der Oberfläche 4 verschieben.
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Bei der Substanz 2 werden diese Nachteile durch die Beimischung des Rußes 7 zum Baumharz 6 vermieden. Durch den Ruß 7, insbesondere Flammruß oder Pigmentruß, welcher eine geringe Teilchengröße und eine sehr große Oberfläche aufweist, werden die Kohäsionskräfte des Baumharzes 6 minimiert. In Versuchen wurden verschiedene Mischungsverhältnisse von Baumharz 6 und Ruß 7 getestet. Ist zu viel Ruß 7 in dem Gemisch, lässt es sich nur schwer applizieren und der Verschmutzungsfilm 3 reißt an einigen Stellen auf und bildet Fehlstellen. Ist zu wenig Ruß 7 in dem Gemisch, tritt ein starker Rückzug des Materials an den Rändern des Verschmutzungsfilms 3 auf. Dabei wurde als optimales Mischungsverhältnis, um einen geschlossenen Verschmutzungsfilm 3 ohne Fehlstellen und mit einem geringen Rückzug an dessen Rändern auszubilden, ein Gewichtsverhältnis Baumharz 6 zu Ruß 7 von Sechs zu Eins ermittelt.
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Bei diesem Mischungsverhältnis weist die Substanz 2 eine gute Filmbildungseigenschaft zur Herstellung des Verschmutzungsfilms 3 auf. Zudem wird bei diesem Mischungsverhältnis eine gute Differenzierbarkeit der mit der Substanz 2 hergestellten und getrockneten Verschmutzungsfilme 3 auf verschiedenen Oberflächen 4 erzielt, so dass Vergleiche beispielsweise zwischen einer mit dem Easy-to-Clean-Lack beschichteten Oberfläche 4 eines Prüfkörpers 5 mit einer mit einem Serienlack beschichteten Oberfläche 4 eines Referenzprüfkörpers ermöglicht sind. Die Kornfeinheit der Substanz 2 liegt vorzugsweise bei unter 10 μm.
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Die Substanz 2 kann beispielsweise, wie in 2 gezeigt, mit einer Rakel 8 auf die zu prüfende Oberfläche 4 des jeweiligen Prüfkörpers 5 appliziert werden, um den Verschmutzungsfilm 3 auszubilden. Der mittels der Substanz 2 auf diese Weise hergestellte schwarze Verschmutzungsfilm 3 eignet sich auf farblich kontrastierenden Oberflächenbeschichtungen ideal für verschiedene Bewertungsarten. Bei einer Behandlung dieses Verschmutzungsfilms 3 mit einem Wasserhochdruckstrahlgerät wird ein Teil des Verschmutzungsfilms 3 von der Oberfläche 4 des Prüfkörpers 5 abgetragen, wie in 3 gezeigt, so dass anschließend eine Bewertung des anteilig abgetragenen Verschmutzungsfilms 3 möglich ist, um durch diese Bewertung die Antihafteigenschaften der beschichteten, beispielsweise lackierten, Oberfläche 4 des Prüfkörpers 5 zu beurteilen, indem beispielsweise ermittelt wird, welcher Anteil des Verschmutzungsfilms 3 abgetragen wurde.
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Im Folgenden wird zur Verdeutlichung einer bevorzugten Verwendung dieser Substanz 2 eine Durchführung eines so genannten Easy-to-Clean-Tests beschrieben, bei welchem zur Ermittlung der Antihafteigenschaften, Schmutzabweisungseigenschaften und/oder Reinigungseigenschaften eines neu entwickelten Lacks, insbesondere eines Fahrzeuglacks, auf der Oberfläche 4 eines mit diesem Lack beschichteten Prüfkörpers 5 und auf der Referenzoberfläche eines mit einem Serienlack beschichteten Referenzprüfkörpers jeweils mittels der Substanz 2, d. h. mit dem Baumharz-Ruß-Gemisch, ein Verschmutzungsfilm 3 erzeugt und getrocknet wird und danach mittels eines standardisierten Reinigungsverfahrens versucht wird, den jeweiligen Verschmutzungsfilm 3 wieder abzutragen. Anschließend wird beispielsweise mittels Bildaufnahmen der jeweiligen Oberfläche 4 und einer entsprechenden Bildauswertung ermittelt, welcher Anteil des jeweiligen Verschmutzungsfilms 3 abgetragen wurde. Durch den Vergleich der abgetragenen Anteile der Verschmutzungsfilme 3 kann somit ermittelt werden, ob der neu entwickelte Lack bessere Antihafteigenschaften, Schmutzabweisungseigenschaften und/oder Reinigungseigenschaften aufweist als der Serienlack, und in welchem Ausmaß diese Eigenschaften verbessert sind, je nachdem, um wie viel größer der vom neu entwickelten Lack abgetragene Anteil des Verschmutzungsfilms 3 gegenüber dem vom Serienlack abgetragenen Anteil des Verschmutzungsfilms 3 ist. Da es sich bei dem zu prüfenden Lack um einen Fahrzeuglack handelt, sind die verwendeten Prüfkörper 5 vorzugsweise als Prüfbleche ausgebildet.
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Das im Folgenden kurz beschriebene Prüfverfahren dient somit dem Beurteilen eines Flächenabtrags eines solchen mittels der Substanz 2 hergestellten Verschmutzungsfilms 3 auf Decklacken (Easy-to-Clean-Effekt). Ein aufgerakelter Verschmutzungsfilm 3 mit definierter Zusammensetzung wird eingebrannt und, in diesem Beispiel, in einem Dampfstrahlgerät teilweise entfernt. Der Flächenabtrag wird mittels Bildanalyse ermittelt.
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Die in diesem Beispiel verwendeten Prüfkörper 5, auch als Prüfbleche oder Probeplatten bezeichnet, müssen eben und frei von Verformungen sein. Eine Blechgröße beträgt beispielsweise 70 mm × 100 mm. Je nach verwendeten Gerätschaften können aber auch Prüfkörper 5 mit anderen Abmessungen verwendet werden.
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Die Beschichtungs- und Einbrennbedingungen zur Herstellung des Verschmutzungsfilms 3 sind standardisiert, so dass hierbei keine Abweichungen zwischen verschiedenen Versuchen auftreten. Die Prüfung ist frühestens 72 Stunden nach der Trocknung des Klarlackes durchzuführen. Zum Prüfen von Klarlack ist als Basislack vorzugsweise ein Unilack in Weiss zu verwenden, da auf diese Weise ein hoher Kontrast zum Verschmutzungsfilm 3 erzielt wird. Es können andere Basislackfarben verwendet werden, dies kann zu geänderten Einstellungen bei der Bildanalyse führen.
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Zur Herstellung des Verschmutzungsfilms 3 wird zunächst die Substanz 2, d. h. das Baumharz-Ruß-Gemisch, auf die oben beschriebene Weise hergestellt. Hierfür werden sechs Gewichtsteile Baumharz 6 und ein Gewichtsteil Ruß 7 miteinander vermischt, wobei eine Mindestansatzmenge von 60 Gramm angesetzt wird. Das Aufrühren der Mischung erfolgt in einem Schnellrührer, zunächst fünf Minuten lang bei 200 Umdrehungen pro Minute und danach zehn Minuten lang bei 500 Umdrehungen pro Minute. Eine Kornfeinheit der Substanz 2, d. h. der Baumharz-Ruß-Mischung sollte bei kleiner oder gleich 10 μm liegen. Gegebenenfalls muss die Mischung länger gerührt werden, um diese Kornfeinheit zu erreichen. Die Kornfeinheit ist mittels eines Grindometers ermittelbar.
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Das Grindometer dient zur Ermittlung der Kornfeinheit und der Ermittlung großer Partikel oder Agglomerate in einer Dispergierung. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Grindometer aus, gehärtetem Edelstahl ausgebildet und weist zwei keilförmige Rinnen auf der Oberseite und seitliche Skalen in Millimeter und Hegman-Werten auf. Das Messgut wird an der tiefsten Stelle der Messrinne aufgetragen und mit schräg aufgesetztem Haarlineal gegen das andere Ende hin ausgestrichen. Danach wird der Block sofort in Augenhöhe genommen und die Mess-Stelle gesucht, an der viele Grobteilchen oder deren Spuren sichtbar sind. Eine Haltbarkeit der Baumharz-Ruß-Mischung kann ebenfalls mittels Grindometer-Test nachkontrolliert werden.
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Die Herstellung des Verschmutzungsfilms 3 auf der Oberfläche 4 des Prüfkörpers 5 ist in 2 schematisch dargestellt. Zielführend für die Herstellung eines geschlossenen, schnell zu durchtrocknenden Verschmutzungsfilms 3 ist die Verwendung eines möglichst kleinen Rakels 8 mit 30 μm Nassschichtdicke. Die resultierende Schichtdicke nach Wärmetrocknung bei 80°C und 30 Minuten liegt zwischen 10 μm und 15 μm. Verwendet wird vorzugsweise ein so genannter Vierfach-Filmziehrahmen.
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Für die Definition einer Schichtdicke sind die Begriffe theoretische Nassschichtdicke, praktische Nassschichtdicke und Trockenschichtdicke zu unterscheiden. Die theoretische Nassschichtdicke ist die Höhe der Aussparung in der Rakel 8. Die Trockenschichtdicke liegt bei ca. 40–50% der praktischen Nassschichtdicke. Wenn bei einer Ziehrakel der Vorratsraum für das Anstrichmittel breiter ist als die ausgesparte Ziehbreite, so bilden sich Randstreifen unkontrollierbarer Dicke. Auf diesen sitzt die Führung der Rakel 8 auf, und zu der gewünschten theoretischen Schichtdicke addiert sich ein unbekannter Wert.
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Zur Wärmebeanspruchung ist vorzugsweise ein Wärmeschrank zu verwenden, der regelmäßig zu überprüfen ist. Die Wärmebeanspruchung ist beispielsweise bei 80°C ± 3°C über 30 Minuten durchzuführen. Für Prüfungen mit thermischer Beanspruchung sind beispielsweise Wärmeschränke nach DIN 12880 zu verwenden.
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Anhand eines separaten Prüfkörpers 5 kann beispielsweise eine Vorabprüfung zur Beurteilung der Anhaftung des Verschmutzungsfilms 3 durchgeführt werden. Diese Vorabprüfung wird beispielsweise gemäß Gitterschnitt nach DIN EN ISO 2409 durchgeführt. Vor der Belastung werden die Prüfkörper 5 16 ± 2 Stunden bei Normklima nach DIN EN 23 270 (23 ± 2°C und 50 ± 5% relative Luftfeuchtigkeit) gealtert. Die Prüftemperatur wird nach DIN EN 23 270 festgelegt (23 ± 2°C und 50 ± 5% relative Luftfeuchtigkeit). Die Durchführung erfolgt nach DIN EN ISO 2409. Es werden enthaftete Lackpartikel mittels Klebeband oder Stickstoffgas (40 bar) entfernt. Danach wird der Gitterschnitt durchgeführt. Der Gitterschnitt ist eine Prüfmethode, um die Haftung eines Beschichtungsfilms zu dessen Substrat zu prüfen. Dabei wird mit einer oder mehreren Klingen ein Gitter in den Beschichtungsfilm geritzt und mit einem Klebebandabzug die losen Partikel entfernt. Bewertet wird der prozentuale Anteil des entfernten Materials. Dabei gibt es sechs Bewertungsstufen, GT 0 bis GT 5. GT 0 bedeutet kein abgeplatztes Material, GT 5 bedeutet mehr als 35% Abplatzung. Um die Entfernbarkeit eines Beschichtungsfilmes zu prüfen, in diesem Fall des Verschmutzungsfilms 3 aus dem Baumharz-Ruß-Gemisch, wird die Gitterschnittprüfung mit umgedrehter Bewertungsskala verwendet. Das bedeutet, ein Gitterschnitt mit GT 5 ist sehr gut, GT 0 ist sehr schlecht.
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Um eventuelle Einflussfaktoren zu minimieren, wird vor dem Dampfstrahlen eine Eignungsprüfung durchgeführt. Dabei wird der getrocknete Verschmutzungsfilm 3 auf Fehlstellen hin überprüft. Ungleichmäßige Schichtdicke, Kratzer, Staubeinschlüsse oder ein starker Rückzug an den Rändern des Verschmutzungsfilms 3 haben einen wesentlichen Einfluss auf das Reinigungsergebnis. An Fehlstellen würde der Verschmutzungsfilm 3 überdurchschnittlich stark entfernt werden, so dass eine weitere Bewertung nicht möglich wäre.
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Durch Dampfstrahlen wird der Verschmutzungsfilm 3 in Abhängigkeit von der Easy-to-Clean-Fähigkeit der jeweils zu prüfenden Oberfläche 4, d. h. des jeweils zu prüfenden Lacks, anteilig entfernt. Das Ausmaß der Schädigung des kontaminierten Prüfkörpers 5 hängt neben der Haftfestigkeit des Verschmutzungsfilms 3 auf dem Prüfkörper 5 im Wesentlichen vom Abstand der Düse zum Prüfkörper 5, vom Volumenstrom, von der Prüfzeit, der Geometrie der Düse, der Auftrefffläche, des Auftreffwinkels und der Wassertemperatur des Prüfstrahls ab. Die Auswertung des nach der Reinigung noch am Prüfkörper 5 anhaftenden Verschmutzungsfilms 3 erfolgt mittels digitaler Bildanalyse.
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Um die Reinigung des Prüfkörpers 5 standardisiert durchzuführen, erfolgt sie mittels eines Druckwasserstrahlgeräts. Eine Hochdruckpumpe fördert Wasser aus einem Vorratsbehälter. Um Einflüsse aus Druckschwankungen zu verhindern, müssen der Druck und der Volumenstrom an der Düse einstellbar sein. Die Wassertemperatur muss auf ±2°C geregelt werden können. Notwendige Sicherheitseinrichtungen auf der Druckseite des Aggregates, wie z. B. Überdruck- und Bypasssicherheitsventil, müssen vorhanden sein. Falls kein gleichmäßiges Spritzbild erzeugt wird, kann vor der Düse eine Beruhigungsstrecke eingebaut werden. Eine Pulsation des Druckwasserstrahls im Pumpenausgang ist nicht zulässig. Um ein reproduzierbares Ergebnis zu erzielen, muss die Strahldüse mechanisch fest eingespannt und der Prüfkörper 5 gegen Verschieben gesichert sein. Zum Einstellen des Volumenstroms wird eine Düse mit einem Spritzwinkel von 25° und einem Düsenvolumenstrom von 6 l/min bei 20 bar benötigt. Folgende technische Daten sollten erreichbar sein:
Volumenstrom: 8 l/min bis 14 l/min;
Druck: 40 bar bis 130 bar;
Temperatur: 20°C bis 80°C;
Sprühzeit: 10 s bis 300 s.
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Folgende technische Daten gelten für die Easy-to-Clean-Erprobung:
Volumenstrom: 11 l/min
Druck: ergibt sich aus Volumenstrom und Düsengröße;
Temperatur: 50°C
Sprühzeit: 60 s
Abstand: 10 cm.
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Zur Durchführung der Reinigung wird der Prüfkörper 5, welcher plan ausgebildet ist und beispielsweise eine Größe von größer als 7 × 10 cm oder auch andere Abmessungen aufweist, starr derart positioniert, dass sich das Strahlzentrum deckend über dem Verschmutzungsfilm 3 befindet. Das Strahlzentrum muss mittig über dem Verschmutzungsfilm 3 positioniert sein, Ränder des Verschmutzungsfilms 3 darf der Strahl nicht berühren. Die Positionierung des Prüfkörpers 5 und der Dampfstrahllanze ist während der gesamten Reinigung zu fixieren. Der Prüfkörper 5 wird eine vorgegebene Reinigungszeit lang, beispielsweise 60 Sekunden, belastet. Der Gerätedruck muss mit der vorgeschriebenen Düse so geregelt werden, dass der vorgegebene Volumenstrom eingehalten wird. Auf eine Angabe des Prüfdrucks wurde bewusst verzichtet, da dieser über den Volumenstrom und die Prüfdüse definiert ist.
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Die anschließende Auswertung erfolgt mittels digitaler Bildanalyse. Verschmutzungen, welche mit ihrem Untergrund einen Kontrast ergeben, können durch digitale Bildanalyse ausgewertet werden. Dazu eignet sich vor allem die Substanz 2, d. h. das Baumharz-Ruß-Gemisch, und der daraus hergestellte Verschmutzungsfilm 3, da die Substanz 2, appliziert auf als Prüfkörper 5 verwendeten weißen Prüfblechen, einen sehr hohen Kontrast bildet. Diese Prüfbleche, die mit dem Verschmutzungsfilm 3 überzogen sind und teilweise gereinigt wurden, können mit Hilfe eines Scanners eingelesen und von einem Computer ausgewertet werden.
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Die Prüfkörper 5 werden mit direktem oder mit indirektem Licht beleuchtet. Dadurch können verschiedene Lichtverhältnisse geschaffen werden, die es ermöglichen, die gereinigte in Abgrenzung zur restverschmutzten Oberfläche 4 eines jeweiligen Prüfkörpers 5 auf einem Bild flächenmäßig auszuwerten. Das Bild für die Auswertung wird mit einer Schwarz-Weiß-CCD-Kamera (engl. charge-coupled device, dt. ladungsgekoppelte Vorrichtung), welche mit Hilfe eines Messrechners zusammenhängende Bilder erstellen kann, aufgenommen. Für die Auswertung wird die Änderung der Lichtstreuung in Abhängigkeit vom Auftreffort genutzt. Durch diese Streuung und die damit veränderten Hell-Dunkel-Kontraste kann die Fläche der gereinigten und noch verschmutzten Oberfläche 4 eines Prüfkörpers 5 bestimmt werden. Diese Bewertungsart ist für eine standardisierte Prüfmethode geeignet, da sich alle Parameter wie Licht, Grauabstufungen und auszuwertende Fläche fest einstellen lassen.
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Zur Auswertung wird ein Abschnitt festgelegt, der den kompletten Bereich des Dampfstrahlens einschließt. Mit einer auszuwertenden Fläche von beispielsweise 30·80 mm lassen sich mit einem Serienlack und mit dem zu prüfenden neu entwickelten Lack beschichtete Prüfkörper 5, insbesondere Prüfbleche, mit digitaler Bildanalyse auswerten. Dazu wird die zu prüfende Oberfläche 4 mit direktem Licht beleuchtet. Das so erhaltene digitale schwarz-weiß Bild wird in 256 Graustufen unterteilt. Mit den Graustufen 0–50 (weiss) erhält man die prozentuale Fläche. Mit den Graustufen 50–256 (grau bis schwarz) erhält man die prozentual noch verschmutzte Fläche.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2006/0147705 A1 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN 12880 [0038]
- DIN EN ISO 2409 [0039]
- DIN EN 23 270 [0039]
- DIN EN 23 270 [0039]
- DIN EN ISO 2409 [0039]
