- Fehler: Delamination
- Substrat: Sheet Moulding Compound-Bauteile
- Ursache: Kohäsiver Bruch im SMC, zu hohe Prozesstemperatur
- Mögliche Lösung: Problem liegt nicht in der Beschichtung, eventuell niedrigere Temperaturen
Im Rahmen der Gitterschnittprüfung löste sich die schwarze IMC-Schicht großflächig vom Untergrund. Foto: DFO
Bei der Delamination bzw. bei Haftfestigkeitsverlusten der Beschichtung denken die meisten an mangelnde Vorbehandlung, Verunreinigungen auf der Oberfläche oder ein falsches Mischungsverhältnis. Doch es gibt auch andere Ursachen hierfür, beispielsweise ein Fehler im Herstellprozess.
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Im nachfolgend beschriebenen Fall ging es um Sheet Moulding Compound-Bauteile (SMC). Ihr Beschichtungsaufbau setzte sich aus einer IMC-Schicht (Inmould Coating) und dem Decklackaufbau, bestehend aus einem Primer und dem farbgebenden Decklack, zusammen. Bei einem Inmould Coating-Prozess wird der IMC-Lack in der SMC-Form auslackiert und simultan während des SMC-Formprozesses auf der SMC-Oberfläche ausgehärtet. Bei der Gitterschnittprüfung (Video zum Gitterschnitt) der entsprechend hergestellten Bauteile löste sich die Beschichtung großflächig vom Untergrund.
Im Rahmen einer Untersuchung musste die DFO die Ursache für dieses Fehlerbild klären. Typischerweise prüft man in solchen Fällen als erstes, ob eine ausreichende Vernetzung der IMC-Schicht vorliegt. Das geht am einfachsten mittels Abwischtest. Dabei wird ein geeigneter Lappen oder ein Wattestäbchen mit Isopropanol getränkt und die Lackoberfläche mehrfach abgewischt. Bei einer ausreichend vernetzen Beschichtung lässt sich die Beschichtung nicht anlösen. Ist die Vernetzung unzureichend, kann man die Beschichtung teilweise anlösen. Unzureichend vernetzte Beschichtungen zeigen üblicherweise keine optimalen mechanisch-technologischen Eigenschaften, wie z.B. Haftfestigkeit. Die IMC-Schicht ließ sich in diesem Fall nicht anlösen. Folglich war davon auszugehen, dass die Beschichtung ausreichend vernetzt war.
Im zweiten Schritt untersuchte die DFO die Lackunterseite und die Substratoberfläche mit Hilfe der ToF-SIMS Analyse. Bei diesem Verfahren wird die Oberfläche mit ionisiertem Gas „beschossen“. Dabei lösen sich Ionen bzw. Molekülfragmente von der Oberfläche. Diese werden anschließend mit Hilfe eines Massenspektometers charakterisiert. Wichtig dabei ist, im Anschluss die richtige Zuordnung der gefundenen Substanzen zu den einzelnen Schichten durchzuführen.
In diesem Fall wurden keine Fremdstoffe, wie Polysiloxane o.ä., die typischerweise zu Haftfestigkeitsverlusten führen, gefunden. Somit konnte eine Kontamination ausgeschlossen werden. Jedoch wurden hohe Mengen an Elementen detektiert, die zu den Füllstoffen im SMC-Material gehören. Sie befanden sich allerdings an der Unterseite der delaminierten IMC-Schicht, wo sie im Normalfall nicht zu vermuten sind.
Weiterhin konnte die DFO dort aromatische Verbindungen detektieren, die zu Reaktionsprodukten des Styrols gehören. Dabei handelt es sich um einen Bindemittelbestandteil des SMC. Diese Stoffe wurden sowohl auf der Substratoberfläche als auch an der Beschichtungsunterseite gefunden. Aus diesem Grund ist davon auszugehen, dass es sich um einen kohäsiven Bruch im SMC handelt und dass das Fehlerbild nicht durch einen Fehler der Beschichtung entstanden ist. Der naheliegendste Grund für diese oberflächennahen Kohäsionsbrüche des SMC war eine zu hohe Werkzeugtemperatur im SMC-Herstellprozess, der zu einer oberflächlichen Zerstörung des Polycarbonats geführt hat.
