Kratzbeständigkeit

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Kratzbeständigkeit

Grundlagen

Die Kratzbeständigkeit beschreibt den Widerstand von unbehandelten oder oberflächenbeschichteten Kunststoffformteilen unter definierten Bedingungen gegenüber punktförmigen, linienförmigen oder flächigen Belastungen (Bild 1). Bei den Oberflächenschichten kann es sich um einzelne Schichten oder Mehrschichtsysteme auf einem Substrat handeln, wobei die Oberflächen aus funktionellen oder dekorativen Gründen, z. B. durch Bedruckung, Heißprägung, Lackierung oder mittels PVD/Plasma-Technik erzeugt werden können. In der Automobilindustrie ist die Prüfung der Qualität der Haftung von Lacken und von andersartigen Beschichtungen auf Kunststoffbauteilen eine besondere messtechnische Herausforderung, weshalb eine Vielzahl von automobil(hersteller)spezifischen Verfahren in der Prüfpraxis existieren.

Bild 1:

Schema zur Einteilung der Kratzbeständigkeit

Experimentelle Methoden zur Bestimmung der Kratzbeständigkeit

Zur Bestimmung der Kratzbeständigkeit sind die in den Normen DIN EN ISO 1518 Teil 1 und 2 und DIN EN ISO 12137 beschriebenen Verfahren besonders geeignet.

In der DIN EN ISO 1518 Teil 1 wird ein Verfahren zur Bestimmung der Kratzbeständigkeit mit konstanter Last beschrieben. Dabei wird der Widerstand gegen das Eindringen einer Prüfspritze (Ritzstichel) bestimmt. Das Verfahren kann als „Ja/Nein“-Prüfung mit nur einer festgelegten Last oder mit dem Ziel der Bestimmung einer Mindestlast, unter der die Prüfspitze die Beschichtung bis zum Substrat durchdringt, durchgeführt werden. Teil 2 beschreibt ein Verfahren, bei dem eine Nadel (Prüfspitze) mit einer kontinuierlich ansteigenden Prüflast verwendet wird. In der DIN EN ISO 12137 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Prüfspitze, unter einem Winkel von 45° auf die Oberfläche gedrückt wird. Dabei wird die Belastung stufenweise erhöht, bis die Oberfläche verkratzt ist.

Für die Prüfung der Kratzfestigkeit gegen flächige Belastungen werden Abriebsgeräte benötigt, die periodische Hubbewegungen, d. h. Hin- und Herbewegungen erlauben (siehe Abrieb Elastomere). Die Prüfung erfolgt in bis zu 10 Belastungsstufen, wobei als Ergebnis die Stufe angegeben wird, bei der sich zum ersten Mal visuell Kratzer erkennen lassen. Als Beispiel wird im Normenverzeichnis die Prüfvorschrift GME 60269 (General Motors-Specification) angegeben.

Literaturhinweise

• DIN EN ISO 1518: Beschichtungsstoffe – Bestimmung der Kratzbeständigkeit
  • Teil 1 (2023-05): Verfahren mit konstanter Last
  • Teil 2 (2019-10): Verfahren mit kontinuierlich ansteigender Last
• DIN EN ISO 12137 (2012-01): Beschichtungsstoffe – Bestimmung der Beständigkeit gegen Verkratzen
• ISO 19252 (2008-12): Plastics – Determination of Scratch Properties
• ASTM D 7027 (2020): Standard Test Method for Evaluation of Scratch Resistance of Polymeric Coatings and Plastics Using an Instrumented Scratch Machine
• GM/OPEL GME 60269 (2011-01): Prüfung der Abriebfestigkeit von beschichteten Kunststoffbauteilen
• Rybnicek, J., Lach, R., Dominguez, S. R., Tondl, D., Valek, R., Grellmann, W.: Kratzfestigkeit von PA6-Nanokompositen. GAK – Gummi Fasern Kunststoffe 65 (2012) 775–783
• Nie, H.-Y., Walzak, M. J., McIntyre, N. S.: Scratch Resistance Anistropy in Biaxially Oriented Polypropylene and Poly(etylene therephthalate) Films. Applied Surface Science 253 (2007) 2320–2326
• Lach, R., Richter, S., Heilmann, A., Grellmann, W.: Recording microindentation and adhesion tests to analyse the depth-dependent mechanical and adhesive properties of multilayer polymer films as shown for gelatine-coated polyethylene terephthalate and polyethylene films. Journal of Plastic Film and Sheeting 37 (2021) 53–69,