DE19618000C1 - Vorrichtung zur Prüfung von Beschichtungsoberflächen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung von Beschichtungsoberflächen, insbesondere zur Prüfung von Lackoberflächen im Hinblick auf Ritzbeständigkeit und Ausbesserungsmöglichkeiten.

Oberflächenbeschichtungen von industriellen Gegenständen sind den verschiedensten Belastungen ausgesetzt und müssen daher bestimmte, von ihrem Einsatzgebiet abhängige Anforderungen erfüllen. Dies wird besonders deutlich am Beispiel von Lackoberflächen, welche je nach Art des lackierten Gegenstandes verschiedene optische, chemische oder mechanisch-technologische Anforderungen erfüllen müssen. Für den Hersteller von Beschichtungsstoffen wie z. B. Lacken ist es daher von entscheidender Bedeutung, reproduzierbare Verfahren und Vorrichtungen zur Verfügung zu haben, die eine Beurteilung der Oberflächenbeschichtungen erlauben.

Bei der Beurteilung von praxisrelevanten mechanisch-technologischen Eigenschaften von z. B. Lackoberflächen stellt sich häufig das Problem, daß die fraglichen Eigenschaften sich nicht oder nur äußerst schwer durch übliche definierte physikalische Parameter charakterisieren lassen. Man hat daher eine Reihe von Prüfgeräten und genormten Prüfverfahren entwickelt, die reproduzierbare Zahlenwerte liefern, welche mit praktisch bedeutsamen Eigenschaften korrelieren. Mit derartigen Prüfgeräten werden z. B. Eigenschaften wie Härte, Abriebfestigkeit, Haftfestigkeit sowie Stoß- und Biegeelastizität gemessen.

Der Begriff "Härte einer Lackoberfläche" ist ein Beispiel für eine Größe, mit der zwar eine anschauliche Vorstellung verbunden ist, die sich jedoch nicht in einen einheitlichen physikalischen Parameter übersetzen läßt. Vielmehr gibt es je nach der konkreten Praxisanforderungen verschiedene Aspekte, die bei der Prüfung der Härte mehr oder weniger im Vordergrund stehen. So werden mit bekannten Prüfgeräten z. B. der Eindruckwiderstand, der Dämpfungswiderstand oder der Widerstand gegen das Anritzen ermittelt.

Mit der Messung des Ritzwiderstandes wird beurteilt, wie widerstandsfähig die Beschichtung gegen das Anritzen oder Zerkratzen mit einem bewegten Fremdkörper in der Praxis ist. Da beim Ritzen auch mikroskopische Bruchvorgänge auftreten, hängt das Resultat sowohl von der Kraft als auch der Geschwindigkeit des Ritzvorganges ab. Eine schnelle Härtemessung ist z. B. mit dem Härte-Prüfstab Typ 318 (Erichsen) möglich. Dabei wird von Hand eine Hülse über die Oberfläche geführt, aus der ein Gravierstift herausragt. Der Gravierstift kann über eine Feder mit verschieden starker Kraft gegen die Oberfläche gedrückt werden. Maß für den Ritzwiderstand ist dann diejenige Kraft, bei der gerade ein sichtbarer Kratzer auf der Oberfläche zurückbleibt. Eine Normung von Ritzprüfungen findet sich z. B. in der ISO 1518: 1992 (E).

Das sogenannte Bleistift-Verfahren verwendet Bleistifte verschiedener Härte, die unter konstanten Bedingungen über die Oberfläche geführt werden. Als Meßwert wird der Härtegrad des weichsten Bleistifts genommen, der eine Spur auf dem Lackfilm hinterläßt. Nachteilig an den genannten Verfahren und Prüfgeräten ist, daß sie zum Teil sehr schwierig in der Anwendung sind (insbesondere Bleistift-Verfahren) und nur eine Kennziffer für den Beginn der Ritzanfälligkeit einer Beschichtung liefern. Tieferliegende Eigenschaften der Oberfläche, die insbesondere bei mehrlagigen (Lack-)Beschichtungen interessant sein können, werden von den genannten Tests nicht erfaßt.

In der DE 41 34 513 A1 wird eine Vorrichtung zum Prüfen des Ritzverhaltens von Formteilen, insbesondere Autoglasscheiben beschrieben, bei welcher ein Diamant-Ritzkörper durch einen beweglichen Wagen an der zu prüfenden Oberfläche entlang geführt wird. Dabei hinterläßt er auf der Oberfläche Ritzspuren, deren genaue Ausbildung untersucht und zur Beurteilung herangezogen wird. Über verstellbare Gewichte kann dabei die Druckkraft des Ritzkörpers variiert werden. Die beschriebene Vorrichtung ist auf eine ganz bestimmte Aufgabe hin konzipiert, nämlich die Simulation von Ritzspuren, welche bei der Herstellung der Autoglasscheiben auftreten.

Eine ähnliche Vorrichtung wird in der japanischen Patentanmeldung Nr.: 3-2648 41(A) beschrieben. Hierbei erzeugt ein Ritzelement mit verschiedenen Auflagekräften Kratzspuren in einem Oberflächenfilm, welcher zum Beispiel durch eine Oberflächenvergütung hergestellt sein kann. Die Andruckkraft bis zur Ritzentstehung, der Abstand der Ritze und ihre Breite werden über ein automatisches Bildverarbeitungssystem erfaßt und ausgewertet.

Auch die CH-PS 204 898 beschreibt eine Vorrichtung zur Erzeugung von definierten Ritzspuren einer zur prüfenden Oberfläche. Hierbei wird eine Kugel unter varieablem Anpressdruck über die Oberfläche geführt, indem der Probekörper von Hand entlang einer Schlittenführung bewegt wird.

Schließlich beschreibt auch die japanische Patentschrift JP 6-186152 (A) eine Vorrichtung, bei der ein Prüfelement über eine Oberfläche geführt wird. Dabei wird der Bewegungswiderstand gemessen, um hieraus auf die Widerstandskraft der Oberfläche zu schließen.

Mit der sogenannten Gitterschnitt-Prüfung nach DIN 53151 wird eine andere mechanische Eigenschaft von Anstrichen und ähnlichen Beschichtungen geprüft, nämlich die Haftung auf dem Untergrund. Bei diesem Test werden zwei zueinander senkrecht stehende Schnittbänder mit jeweils 6 Schnitten auf der Oberfläche angebracht, so daß hieraus ein Gitter mit 25 kleinen Quadraten entsteht. Bei der Herstellung der Schnitte ist darauf zu achten, daß sie die gesamte Beschichtung bis zum Untergrund durchdringen. Nach dem Anbringen der Schnitte wird mit einer Handbürste über das Gitterschnittfeld gebürstet, und das Schnittfeld wird anschließend aufgrund des sich bietenden Gesamtbildes ausgewertet. Dabei wird insbesondere festgestellt, von wievielen Gitterquadraten sich die Beschichtung vom Untergrund abgelöst hat. Durch Vergleich mit typischen Bildern gemäß der DIN-Norm wird dann der sogenannte Gitterschnitt-Kennwert festgelegt.

Zur Simulation von Belastungen, wie sie z. B. auf Automobillackierungen in Waschstraßen auftreten, ist in der Praxis ein sogenannter Bürsten-Test entwickelt worden. Dabei wird eine rotierende Bürste über eine Lackoberfläche geführt, und das Entstehen eventueller Kratzer wird optisch beurteilt. Problematisch bei diesem Test ist, daß die Eigenschaften der Bürsten schwer zu kontrollieren sind und der Test damit schlecht reproduzierbar ist.

Die vorliegende Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der auf einfache, jedoch reproduzierbare Weise die Ritzbeständigkeit von Beschichtungsoberflächen geprüft werden kann, wobei insbesondere auch eine Beurteilung der Beschichtung in verschiedenen Tiefen möglich ist. Insbesondere sollte es mit dieser Vorrichtung auch möglich sein, die Eigenschaften von Beschichtungen zu beurteilen, die einen mehrlagigen Aufbau haben.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, mit der definierte Verletzungen der Oberflächenbeschichtung erzeugt werden können, und welche

• a) eine Halterung für den Gegenstand mit der zu prüfenden Beschichtung enthält,
• b) ein Bearbeitungswerkzeug zur Erzeugung der Beschichtungsverletzung enthält,

und bei der

• c) die Halterung und/oder das Bearbeitungswerkzeug beweglich gelagert ist und über eine Führung mit einem Motor in Verbindung steht, so daß Halterung und Bearbeitungswerkzeug bei Tätigkeit des Motors mit definierter Geschwindigkeit aneinander entlang bewegt werden,
• d) ein einstellbarer Andruckmechanismus das Bearbeitungswerkzeug und den Prüfgegenstand mit definierter Kraft gegeneinander preßt und
• e) das Bearbeitungswerkzeug mindestens zwei, in bezug auf die Relativbewegung parallel angeordnete Ritzelemente zur Erzeugung einer Verletzungsspur enthält.

Die erfindungsgemaße Vorrichtung führt den entscheidenden Vorgang der Verletzung der Beschichtung automatisch, d. h. durch die Betätigung des Motors, aus. Da außerdem der Andruckmechanismus für eine definierte Auflagekraft des Bearbeitungswerkzeuges sorgt, erfordert der Verletzungsvorgang keinerlei manuelle Tätigkeiten des Anwenders oder Bedieners der Vorrichtung. Der Test ist daher zum einen einfach ausführbar, zum anderen insbesondere jedoch auch unabhängig von Schwankungen, die sich durch die verschiedene Ausführung des Tests durch die durchführende Person ergeben könnten. Durch die einstellbare Kraft, mit der der Verletzungsvorgang durchgeführt wird, läßt sich erreichen, daß die angebrachte Verletzung graduell in alle Schichten der Oberfläche hineingelegt werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Gerät ist es daher insbesondere möglich, die Eindringtiefe zu variieren.

Das Bearbeitungswerkzeug der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens zwei in bezug auf die Relativbewegung parallel angeordnete Ritzelemente zur Erzeugung einer Verletzungsspur enthält. Durch diese Anordnung wird ein entscheidender Vorteil in bezug auf die Reproduzierbarkeit des Testes erzielt, da die von den Verletzungselementen erzeugten Ritzspuren alle unter denselben äußeren Bedingungen (Sitz der Probe; Auflagekraft; Temperatur; sonstige zufällige Variationen des apparativen Aufbaus) entstanden sind. Dies kann entweder so ausgenutzt werden, daß durch identische Ausbildung der Verletzungselemente gleichartige Ritzspuren erzeugt werden (die dann z. B. für eine statistische Auswertung zur Verfügung stehen), oder daß durch unterschiedlich ausgestaltete Verletzungselemente unter gleichen Randbedingungen parallel verschiedene Ritzspuren erzeugt werden, der Test somit in einem Schritt gleich mit mehreren verschiedenen Ritzvarianten ausgeführt wird.

Ferner erzeugen die parallelen Verletzungselemente ein flächiges Verletzungsfeld. Dies testet gegenüber einzelnen isolierten Verletzungsspuren zusätzliche Aspekte der Beschichtungshärte. Ferner lassen sich damit im Rahmen von Tests zu Reparaturmöglichkeiten besser die Bedingungen praxisrelevanter Lackschäden (z. B. Kratzspuren einer Waschstraße) simulieren.

Als Verletzungselemente kommen grundsätzlich alle bekannten Ritzwerkzeuge (z. B. Ritzstichel, Ritznadeln) in Frage.

Für das Bearbeitungswerkzeug lassen sich insbesondere Schneidköpfe einsetzen, wie sie z. B. aus dem Gitterschnitt-Test bekannt sind. Ein derartiger Schneidkopf trägt ein oder mehrere, vorzugsweise sechs, Messer. Diese stehen vorzugsweise senkrecht auf der zu prüfenden beschichteten Oberfläche. Die Schneiden der besagten Messer müssen für eine Reproduzierbarkeit des Tests eine definierte Form haben. Vorzugsweise haben sie einen Öffnungswinkel von 20 bis 40, ganz besonders bevorzugt 30°. Die Spitze der Schneiden, die in der Realität niemals scharfkantig spitz ist, sollte eine Dicke von weniger als 0,01 bis 0,1 mm, vorzugsweise weniger als 0,05 mm haben. Sofern durch Abnutzung der Schneide die Dicke die genannten Werte übersteigt, sollte die Schneide nachgeschliffen oder ausgewechselt werden, um die Reproduzierbarkeit des Tests zu gewährleisten.

Eine bevorzugte Ausgestaltungsmöglichkeit für den Andruckmechanismus besteht darin, daß dieser als eine Gewichtsauflage realisiert ist, welche an dem Bearbeitungswerkzeug angeordnet ist. Auf diese Gewichtsauflage können dann vorzugsweise Gewichte zwischen 10 und 1000 g, ganz besonders bevorzugt zwischen 100 und 500 g angebracht werden. Diese Ausgestaltungsform setzt voraus, daß sich das Bearbeitungswerkzeug oberhalb des zu prüfenden Gegenstandes befindet, und daß es zumindest insofern beweglich gelagert ist, als daß sich das Gewicht der aufgelegten Gewichtsstücke auf die zu prüfende Beschichtung übertragen kann.

Eine andere Möglichkeit, definierte Andruckkräfte zu realisieren, besteht darin, das Bearbeitungswerkzeug und den Prüfgegenstand durch eine elastische Feder gegeneinander drücken zu lassen. Bei dieser Variante ist es möglich, die Feder sowohl unter- als auch oberhalb der gegeneinander zu pressenden Teile anzubringen, da für die Krafterzeugung nicht die Wirkung der Schwerkraft erforderlich ist. Mit einer derartigen Feder sollten vorzugsweise Kräfte im Bereich von 1 bis 10 Newton erzeugbar sein.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Halterung für den Prüfgegenstand beweglich gelagert und über eine Zahnriemen oder eine Kette mit dem Motor verbunden. Durch die Drehung des Motors werden dann Zahnriemen oder Kette mittels eines Zahnrades weiterbewegt, so daß die Halterung mit dem darin eingesetzten Prüfgegenstand sich entlang ihrer Führung bewegt. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine geradlinige Bewegung. Durch die Bewegung des Prüfgegenstandes wird das Bearbeitungswerkzeug über die zu prüfende Beschichtung geführt, und es erzeugt dabei die definierten Verletzungen zur Beurteilung der Beschichtungseigenschaften.

Eine weitere Möglichkeit zur Bewegung der Halterung des Prüfungsgegenstandes entlang ihrer Führung besteht darin, daß die Halterung über eine Pleuelstange mit einem Punkt drehbar verbunden ist, welcher außerhalb der Achse des Motors liegt, der jedoch mit der Achse verbunden ist, so daß er sich bei Drehung des Motors um diese Achse dreht. Über die Pleuelstange wird dann die Drehbewegung des besagten Punktes in einer Linearbewegung der Probenhalterung umgesetzt.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem in der Erfindung eingesetzten Motor um einen Schrittmotor. Mit einem derartigen Motor lassen sich genau definierte Geschwindigkeiten und Bewegungswege einstellen.

Für die Durchführung des Tests ist es zu bevorzugen, daß mit Hilfe des Motors eine konstante Relativgeschwindigkeit zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Prüfgegenstand erzeugt werden kann. Die Größe dieser Geschwindigkeit sollte typischerweise in dem Bereich von 2 bis 5 cm/s liegen. Da es sich bei dem erfindungsgemäß durchgeführten Verletzen um einen dynamischen Prozeß handelt, ist die Geschwindigkeit ein wichtiger, das Ergebnis mitbestimmender Parameter. Es ist jedoch zu bevorzugen, die Geschwindigkeit nicht zu groß werden zu lassen, damit die dynamischen Effekte, wie z. B. ein Ausreißen der Oberflächenbeschichtung vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung findet eine bevorzugte Verwendung bei der Prüfung des Ritzwiderstandes und der Ausbesserungsmöglichkeiten von Lackoberflächen, vorzugsweise von solchen Lackoberflächen, die einen mehrschichtigen Aufbau haben. Denn wie bereits oben erläutert eignet sich die Vorrichtung aufgrund der definiert einstellbaren Andruckkräfte in besonderem Maße dafür, Oberflächenbeschichtungen in verschiedenen Schichttiefen zu verletzen und ihre Eigenschaften damit nachprüfbar zu machen. Durch die Verwendung mehrerer parallel angeordneter Verletzungswerkzeuge werden in einem Bearbeitungsgang gleichzeitig mehrere Testverletzungen angebracht. Die Bedingungen dieser Testverletzungen sind dabei absolut gleich und können nicht von zufälligen Variationen der apparativen Anordnung (verschiedenartiger Sitz der Probe ect.) beeinflußt werden.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Hilfe der Fig. 1 bis 3 beispielhaft erläutert.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung mit einer über einen Zahnriemen bewegten Halterung.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung mit einer über eine Pleuelstange bewegten Halterung.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Schneide der Verletzungsmesser 3.

Fig. 4 zeigt Oberflächenvermessungen eines bearbeiteten Prüfgegenstandes.

In Fig. 1 und 2 sind zwei unterschiedliche Ausgestaltungsarten der erfindungsgemaßen Vorrichtung dargestellt. Bei beiden sind die erfindungswesentlichen Aufbauten auf einer Grundplatte montiert. Das Bearbeitungswerkzeug 1, mit dem die definierten Verletzungen der zu prüfenden Beschichtung durchgeführt werden, ist am einen Ende einer Stange 9 fest montiert. Das andere Ende dieser Stange ist drehbar um eine Achse gelagert. Das Bearbeitungswerkzeug 1 kann daher um diese Drehachse zumindest teilweise geschwenkt werden, so daß man es insbesondere vom Prüfgegenstand 6 abheben kann, um diesen einzusetzen oder zu wechseln. Als Mittel zur Erzeugung der Beschichtungsverletzungen enthält das Bearbeitungswerkzeug 1 vorzugsweise sechs Messerklingen 3. Von diesen Messerklingen 3 ist in der seitlichen Ansicht der Fig. 1 und 2 nur die vorderste zu sehen. Die übrigen Klingen befinden sich in gleichmäßigen Abständen parallel hinter der ersten Klinge. Die Messerklinge 3 hat die Form eines Kreises, aus dem jedoch äußere Sektoren ausgebrochen sind. Die Bearbeitung der Probenbeschichtung findet mit einem Punkt des Messers statt, der einerseits auf dem Kreisumfang liegt, bei dem andererseits sich auch die radial nach innen erstreckende sektorförmige Ausnehmung beginnt.

Durch die Drehbeweglichkeit des Bearbeitungswerkzeuges 1 am Ende der Befestigungsstange 9 liegt das Werkzeug mit seinem Eigengewicht auf dem zu prüfenden Gegenstand 6 auf. Eine darüber hinausgehende Steuerung der Andruckkraft wird durch die zusätzliche Gewichtsauflage 2 erreicht. Diese Gewichtsauflage 2 besteht im einfachsten Falle auf einer sich senkrecht nach oben erstreckenden Stange am Bearbeitungswerkzeug 1, auf welche Gewichtsstücke aufgesteckt werden können. Typischweise werden Gewichte im Bereich von 100 bis 500 g zu diesem Zwecke verwendet. Mit Hilfe dieser Gewichte läßt sich die Andruckkraft sehr genau in dem interessierenden Bereich variieren. Dadurch kann erreicht werden, daß gezielte Verletzungen der Beschichtung durchgeführt werden können.

Dem Bearbeitungswerkzeug 1 gegenüber angeordnet ist die Halterung 4, die für die Aufnahme eines Prüfgegenstandes 6 eingerichtet ist. Bei der vorliegenden Vorrichtung wird davon ausgegangen, daß der Prüfgegenstand die Form eines Blechstückes hat, auf welchem die zu untersuchende Beschichtung, vorzugsweise eine Lackbeschichtung, aufgebracht ist. Der Prüfgegenstand 6 wird von der Halterung 4 aufgenommen und möglichst ohne Spiel fixiert. Die zu prüfende Beschichtung 5 zeigt dabei nach oben, d. h. zum Bearbeitungswerkzeug 1 hin.

Für die Erzeugung der gewünschten Beschichtungsverletzung wird nun die Halterung 4 - und damit der Prüfgegenstand 6 - unter dem aufliegenden Bearbeitungswerkzeug 1 hinwegbewegt. Dabei handelt es sich im vorliegenden Fall um die bevorzugte geradlinige, von der Geschwindigkeit her möglichst gleichmäßige Bewegung. Diese Bewegung wird in der Anordnung nach Fig. 1 durch einen Zahnriemen 8 erzeugt, an welchem einerseits die Halterung 4 befestigt ist, und welcher andererseits um ein Zahnrad bzw. eine Rolle verläuft, die auf der Achse des Motors 7 sitzt. Bei dem Motor handelt es sich vorzugsweise um einen Schriftmotor, mit dem besonders gleichmäßige Geschwindigkeitsverläufe und ein definierter Anfang und Abschluß der Bewegung erzielbar ist.

In der Vorrichtung nach Fig. 2 wird die Bewegung der Halterung 4 dadurch erzeugt, daß diese an ihrem einen Ende über eine Drehachse mit dem einen Ende einer Pleuelstange 10 verbunden ist, deren anderes Ende drehbar am äußeren Umfang einer Rolle befestigt ist, die auf der Achse des Motors 7 sitzt. Wenn sich diese Rolle durch die Tätigkeit des Motors in Drehbewegung versetzt, nimmt sie die an ihr befestigte Pleuelstange 10 mit, welche ihrerseits die Bewegung auf die Halterung 4 überträgt. Durch die beiderseitige drehbewegliche Lagerung der Pleuelstange 10 und eine entsprechende Führung der Halterung 4 wird erreicht, daß sich die Halterung 4 jeweils nur geradlinig und in der Ebene des Prüfbleches 6 bewegen kann. Der mit dieser Anordnung erzielbare Bewegungshub der Halterung 4 wird bestimmt durch den Durchmesser, den die auf der Achse des Motors 7 sitzende Rolle hat. Problematisch bei dieser Anordnung ist allerdings, daß durch die Geometrie eine gleichmäßige Drehgeschwindigkeit des Motors in eine ungleichmäßige Linearbewegung der Halterung 4 umgesetzt wird, und daß der Motor sehr genau nach einer halben Drehbewegung gestoppt werden muß, wenn es nicht zu einem unbeabsichtigten Zurückschieben der Halterung 4 kommen soll.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Schneide 11 eines Verletzungsmessers 3 sowie das Eindringen dieser Schneide in die Beschichtung 5 eines Prüfgegenstandes 6. Die Beschichtung 5 ist dabei in der Zeichnung aus mehreren verschiedenen Lagen z. B. einer Lackierung zusammengesetzt. Der typische Aufbau einer PKW-Lackierung sieht z. B. folgendermaßen aus:

Grundierung|10-20 µm
Füller	30-50 µm
Basislack	10-20 µm (bzw. Uni-Decklack 40-60 µm)
Klarlack	40-60 µm

Die Schneide 11 hat einen Öffnungswinkel α. Dieser bewegt sich erfindungsgemäß vorzugsweise im Bereich von 20 bis 40°, besonders bevorzugt 30°. Die Schnittflächen der Schneide 11 laufen in der Realität niemals zu einer scharfkantigen Linie zusammen, sondern zwischen ihnen wird sich immer an der Spitze eine Zwischenfläche 12 ausbilden. Da die Dicke dieser Fläche 12 entscheidende Bedeutung für die erzeugte Verletzung hat, ist darauf zu achten, daß sie stets weniger als 0,1 mm, vorzugsweise weniger als 0,05 mm beträgt.

Fig. 4 zeigt die Meßergebnisse, die nach Durchführung eines Verletzungstestes mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Prüfgegenstand erzielt werden. Bei dem Prüfgegenstand handelt es sich um eine Versuchslackierung auf einem Karosseriestahlblech. Das Blech hat eine Abmessung von ca. 1 × 100 × 200 mm. Auf diesem Blech wird eine mehrschichtige, im Automobilbereich übliche Lackierung aufgebracht. Diese besteht zunächst aus einer Grundierung, z. B. mit einem Glasurit®-Grundfüller 285-16 (BASF AG), einem Effektlack (Glasurit®-Zweischicht-Uni AD54 schwarz, BASF AG) sowie einem Klarlack (Glasurit®-MS-Top-Klarlack 923-85, BASF AG). Die Lackierung wird 60 min. bei 60°C getrocknet und schließlich 60 min. bei 80°C gealtert.

Auf dem wie oben hergestellten Prüfblech wurden sodann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die 6 parallele Schnittmesser enthielt, definierte Verletzungen angebracht. Fig. 4a zeigt schematisch das Ergebnis von 6 verschiedenen Schnittests und der anschließenden Nachbehandlung. Bei jedem der Schnitteste 1 bis 6 werden 6 parallele Schnitte im gleichmäßigen Abstand angebracht, welche links und rechts in etwas größerem Abstand von Schnitten begleitet werden, die von Führungsmessern stammen. Die Testschnitte wurden bei folgenden Gewichtsauflagen durchgeführt:
Test 1+2: 200 g
Test 3+4: 400 g
Test 5+6: 600 g.

Ziel der geschilderten Untersuchung war es, die Ausbesserungsmöglichkeiten und -erfordernisse bei verschiedenen schweren Kratzerverletzungen herauszufinden. Zu diesem Zweck wurde jeweils die untere Hälfte der in Fig. 4a dargestellten Testschnitte behandelt. Die Tests 3+5 wurden mit Schleifpapier der Körnung P800 bis P1500 ausgeschliffen. Dieses Schleifen wird so lange durchgeführt, bis die Kratzer im milchig werdenden Klarlack unsichtbar sind. Sodann wurde die gesamte untere Hälfte der Testschnitte mit Feinpolierpaste (Glasurit 562-1602, BASF AG) poliert und mit Hochglanzpolish (Glasurit Hochglanzpolish 560-1506, BASF AG) nachpoliert. Das Ergebnis der Ausbesserungsbehandlung ist in Fig. 4a in der unteren Hälfte angedeutet. Die Schnitte 1 und 2 können allen mit Feinpolierpaste beseitigt werden. Der Testschnitt 3 mußte zuerst ausgeschliffen werden, konnte dann jedoch mit Feinpolierpaste wegpoliert werden. Testschnitt 5 konnte nicht mehr ausgeschliffen werden, da die Klarlackschicht bis auf die darunterliegenden Schichten durchgeschliffen wurde. Für die Ausbesserung derartiger Kratzer muß daher umfassend geschliffen und nachlackiert werden.

Die Fig. 4b, c und d zeigen exemplarisch drei Meßergebnisse zur Gestalt der Oberfläche, die sich nach Durchführung der oben beschriebenen Schnittversuche ergibt. Bei den Meßungen wird mit einem Perthometer die Oberfläche eines Probenstückes entlang von 5 parallelen Spuren abgetastet. Diese Abtastspuren verlaufen in den Abbildungen parallel von links nach rechts. Höhen bzw. Täler, die sich etwa über den gesamten Meßbereich erstrecken, sind auf unvermeidliche Unebenheiten der Lackschicht zurückzuführen und in diesem Zusammenhang unbedeutend. Abb. 4b zeigt das Ergebnis für die Tests 1 und 2 (Gewichtsauflage 200 g). Hierbei sind nur minimale Veränderungen der Beschichtung festzustellen. Diese bestehen sowohl aus in die Tiefe gehenden Verletzungen (ca. 1,0 bis 1,7 µm), als auch Aufwertungen (ca. 0,5 µm), die durch ein Verdrängen von Lackmaterial durch die Schnittmesser entstehen.

Dagegen zeigt Abb. 4c für die Tests 3 und 4 (Gewichtsauflage 400 g) deutlich die Vertiefungen von 5 bis 10 µm für die 6 parallelen Testschnitte. Auch hier sind neben den Vertiefungen Aufwerfungen vorhanden, die eine Höhe von 2,2 µm erreichen.

Bei den Tests 5 und 6 (Gewichtsauflage 600 g, Fig. 4d) entstanden Aufwerfungen in Höhe von 4 µm und Schnitte mit einer Tiefe von 17 bis 22 µm. Wie oben erläutert, erreichen diese Schnitte die tiefer gelegenen Lackschichten, so daß eine Ausbesserung der damit verbundenen Kratzer durch Feinschliff und Polieren alleine nicht möglich war.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung war es möglich, genau definierte Verletzungen in der Lackoberfläche anzubringen, so daß anschließend deren Polierfähigkeit bzw. allgemein die Ausbesserungsmöglichkeiten präzise untersucht werden konnten. Weitere Anwendungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können in Härte- und Kratzbeständigkeitsprüfungen von Lackoberflächen bestehen. Ebenso können die sogenannten Reflow-Eigenschaften von Lacken getestet werden. Hierbei wird getestet, inwieweit spezielle Lackmaterialien in der Lage sind, aufgrund ihres mehr oder weniger flüssigen Zustands wieder in die ursprüngliche Form zurückzukehren.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Prüfung von Oberflächenbeschichtungen mittels definierter Verletzungen der Beschichtung, welche

• a) eine Halterung (4) für den Gegenstand (6) mit der zu prüfenden Beschichtung (5) enthält,
• b) ein Bearbeitungswerkzeug (1) zur Erzeugung der Beschichtungsverletzung enthält, und bei der
• c) die Halterung (4) und/oder das Bearbeitungswerkzeug (1) beweglich gelagert ist und über eine Führung (8, 10) mit einem Motor (7) in Verbindung steht, so daß Halterung (4) und Bearbeitungswerkzeug (1) bei Tätigkeit des Motors (7) mit definierter Geschwindigkeit aneinander entlang bewegt werden,
• d) ein einstellbarer Andruckmechanismus (2) das Bearbeitungswerkzeug (1) und den Prüfgegenstand (6) mit definierter Kraft gegeneinander preßt, und
• e) das Bearbeitungswerkzeug (1) mindestens zwei, in bezug auf die Relativbewegung parallel angeordnete Ritzelemente (3) zur Erzeugung einer Verletzungsspur enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Andruckmechanismus als Gewichtsauflage (2), die an dem Bearbeitungswerkzeug (1) angeordnet ist, ausgestaltet ist, welche vorzugsweise für die Aufnahme von Gewichten zwischen 10 und 1000 g, ganz besonders bevorzugt zwischen 100 und 500 g eingerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Andruckmechanismus (2) durch eine Feder realisiert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (4) beweglich gelagert und geführt ist, und über einen Zahnriemen oder eine Kette (8) mit dem Motor (7) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (4) über eine Pleuelstange (10) mit dem Motor (7) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (7) ein Schrittmotor ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungswerkzeug (1) am Ende einer Führungsstange (9) angeordnet ist, welche an ihrem andere Ende drehbar gelagert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungswerkzeug (1) ein oder mehrere, vorzugsweise sechs, Messer (3) enthält, die vorzugsweise senkrecht auf der zu prüfenden Beschichtung (5) stehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (11) der Messer (3) einen Öffnungswinkel α von 20 bis 40°, vorzugsweise 30°, und an ihrer Spitze (12) eine Dicke von weniger als 0,01 bis 0,1 mm, vorzugsweise weniger als 0,05 mm haben.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Motor (7) eine konstante Relativgeschwindigkeit zwischen Bearbeitungswerkzeug (1) und Prüfgegenstand (6) erzeugt werden kann, vorzugsweise mit einem Wert von 2 bis 5 cm/s.

11. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Prüfung des Ritzwiderstandes oder der Ausbesserungsmöglichkeiten von Lackoberflächen, vorzugsweise von solchen, die einen mehrschichtigen Aufbau haben.