Fall 1:
- Fehler: Haftfestigkeit
- Substrat: Glas
- Ursache: zugesetzte Lichtschutzadditive
- Mögliche Lösung: Konzentration der Additive anpassen
Fall 2:
- Fehler: Fehlstellen
- Substrat: Alles
- Ursache: unförmige Lackpartikel
- Mögliche Lösung: Material anpassen
Auf der linken Seite ist der Pulverlack in Ordnung, auf der rechten Seite nicht. Ursache für das Schadensbild waren die in zu hoher Menge zugesetzten Lichtschutzadditive. Foto: DFO
Nicht nur bei der Anwendung, auch bei der Produktion von Pulverlacken gibt es Möglichkeiten, Schadensbilder zu produzieren. Wie die beiden Beispiele zeigen, zählen dazu neben grundsätzlichen Fehlern bei der Rezeptierung ebenso nicht optimale Herstellprozesse.
Pulverlack mit Lichtschutz
Im ersten Fall handelte es sich um pulverbeschichtete Glasflaschen, die als Verpackung für eine lichtempfindliche Flüssigkeit dienten. Dafür hatte der Lackhersteller dem leicht getönten Pulverklarlack Lichtschutzadditive zugesetzt. Bei diesen Flaschen kam es „reproduzierbar“ zu zeitversetzten Haftfestigkeitsverlusten der Beschichtung. Bei vergleichbaren Flaschentypen, die mit Pulverlacken ohne Lichtschutzadditive beschichtet wurden, gab es die Schadensbilder nicht. Das Schadensbild konnte ebenfalls auf „normalen“ Musterblechen nach einer Feuchtraumlagerung (240 h bei 40 °C und 100% rel. Luftfeuchtigkeit) erzeugt werden. Weil die Haftfestigkeitsverluste zeitversetzt auftraten, sollte mit der Lagerung in der Klimakammer die Beanspruchung der Flaschen bei der Lagerung simuliert werden. Sowohl bei der Gitterschnittprüfung (Video zum Gitterschnitt) als auch beim „Impact reverse“-Test kam es bei den Musterblechen zu Haftfestigkeitsverlusten (s. Foto).Für die analytische Untersuchung kam die ToF-SIMS-Analytik zum Einsatz. Damit ließen sich im Bereich der Haftfestigkeitsverluste hohe Mengen von Lichtschutzmitteln nachweisen. Die Recherche beim Hersteller der Lichtschutzadditive brachte die Lösung: Die Lichtschutzadditive migrieren sehr leicht durch die Beschichtung und haben eine weichmachende Wirkung. Werden sie in zu großen Mengen eingesetzt, kommt es zu dem Schadensbild. Die Nachfrage nach der Menge des eingesetzten Additivs klärte den Fall auf. Der Lackhersteller hatte deutlich höhere Mengen eingesetzt, als vom Additivhersteller vorgeschlagen wurde, um mit einer gewünschten Schichtdicke von 40 – 50 µm die UV-Strahlung soweit abzuschirmen, so dass es nicht zu einer Schädigung des Flascheninhalts kommt.
„Stippen“ unbekannter Herkunft
Bei einem Beschichter traten nur beim Farbton schwarz kleine Fehlerstellen in der Beschichtung auf. Weil sich der Beschichter dies nicht erklären konnte, beauftragte er die DFO mit der Aufklärung. In den Recherchen stellte sich heraus, dass das Fehlerbild mit den Schichtdicken der Beschichtung korrelierte. D.h., in der Nähe der Sollschichtdicke von 50 µm trat das Fehlerbild auf, während man bei höheren Schichtdicken kein Fehlerbild mehr wahrnehmen konnte. Eine erste Idee war, dass Schmutzpartikel aus der Umgebung bei höheren Schichtdicken in der Pulverlackschicht „versinken“. Da der Produktionsbereich jedoch sehr sauber war und der Pulverlack nicht auf Rückgewinnung gefahren wurde, konnte diese Möglichkeit weitgehend ausgeschlossen werden. Mit der Mikrotomie wurden Querschnitte im Bereich der Fehlstellen angefertigt und mit dem Lichtmikroskop und mittels Röntgenmikroanalyse (EDX) untersucht. Dabei ließen sich bei den Fehlerstellen vergleichsweise große Füllstoffpartikel finden. Diese ragten teilweise aus der Beschichtung heraus und führten so zu dem Schadensbild. Der Pulverlackhersteller konnte sich dies nicht erklären, da das Fehlerbild bei anderen Farbtönen nicht auftrat (Video zur Farbtonmessung). Insbesondere beim Farbton weiß wurde es nie beobachtet.
Die wahrscheinlichste, jedoch vom Pulverlackhersteller nicht bestätigte Ursache, ist einfach: Die Herstellung von Pulverlacken erfolgt in Extrudern. So etwas kann man sich wie einen beheizten „Fleischwolf“ vorstellen. Die Vormischung des Pulverlacks durchläuft diesen Extruder. Die Zerkleinerung der Füllstoffe, Pigmente etc. erfolgt umso besser, je höher die Scherkräfte im Extruder sind. Diese sind bei hochviskosen Pulverlackschmelzen höher, als bei niedrigviskosen Schmelzen. In schwarzen Pulverlacken sind im Vergleich zu weißen Pulverlacken deutlich weniger Pigmente enthalten. So kann man davon ausgehen, dass schwarze Pulverlackschmelzen „dünnflüssiger“ sind als weiße Pulverlackschmelzen. Folglich ist bei gleichen Verweilzeiten im Extruder bei dem schwarzen Pulverlack von einer schwächeren Scherung auszugehen.
