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Funktionale Additive - Gegen Kratzen beständig

Funktionale AdditiveGegen Kratzen beständig

Beständigkeit des Werkstoffs steuern und objektiv beurteilen. Optisch hochwertige Oberflächen nach langer Nutzung – das ist auch bei Kunststoffen möglich, wenn Additive und Füllstoffe richtig gewählt werden. Zur Beurteilung sind standardisierte Prüfverfahren erforderlich.

Compound

Weist ein Gegenstand vor oder kurz nach dem Kauf Beschädigungen auf, kommt es entweder zu keinem Kauf oder im Anschluss zu einer Reklamation. Eine angegriffene Oberfläche vermittelt automatisch den Eindruck geringer Qualität, die Toleranzschwelle beim Konsumenten ist zumeist gering. Je höher der Preis des Produkts, umso niedriger die Akzeptanz auch für kleinste Mängel. Gerade im Automobilbau spielt daher die Kratzbeständigkeit als Qualitätsmerkmal eine überdurchschnittlich große Rolle. Da jedoch die mechanische Einwirkung bei bestimmten Automobilbauteilen sehr stark sind, beispielsweise im Bereich der Einstiegsleisten, sind Spuren kaum zu vermeiden. Dennoch sollten diese so gering wie möglich ausfallen, um auch nach Jahren eine gute Qualitätsanmutung zu vermitteln.

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Qualität trotz Leichtbau
Da die Anforderungen sowohl an das Interieur als auch an das Exterieur von Automobilen in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen sind, entscheidet nicht mehr nur die Motorleistung über den Kauf eines Autos. Die zunehmenden Ansprüche bei Komfort und Sicherheit erfordern es, Gewicht zu reduzieren. Kunststoffe sind eine kostenmäßig und funktional sowie gewichtsmäßig häufig die bessere Alternative zu Metallen. Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz von Kunststoffen ein hohes Maß an Individualisierung, einhergehend mit einer gesteigerten Wertanmutung. Mit dem Leichtbauwerkstoff Kunststoff lässt sich eine hohe Oberflächengüte bei optimal eingestelltem Glanzgrad erreichen.

Optimiertes Compound

Additive und Füllstoffe erlauben Werkstoffmodifikationen in einem weiten Bereich, um Eigenschaften maßzuschneidern und zu verbessern. Speziell Polypropylen kann aufgrund seiner vielfältigen Einsatzmöglichkeiten mit einer großen Bandbreite an Zuschlagstoffen modifiziert werden. Das führt zu einer Erweiterung des Spektrums an mechanischen Eigenschaften, beispielsweise dem Widerstand gegen mechanische Oberflächeneinwirkungen. Je besser beispielsweise die Kratzbeständigkeit eines Kunststoffbauteils ist, desto qualitativ hochwertiger erscheint seine Oberfläche. Gewünscht ist meist eine matte Oberflächenanmutung, jedoch geht diese oft mit einer erhöhten Kratzanfälligkeit einher. Besonders anfällig gegen mechanische Beschädigungen sind talkumgefüllte Polypropylen-Typen. Aus diesem Grund ist eine gezielte Ausrüstung zur Minimierung von Kratzern unerlässlich. In der Regel legen Automobilhersteller solche Forderungen im Lastenheft einer Neuentwicklung fest.

Messtechnik wählen
Die Vorgaben der Automobilhersteller liegen bei einer messtechnischen Standardabweichung kleiner Delta E 1,5. Trotz der Ausrüstung des Kunststoffs durch entsprechende Additive kann die Kratzfestigkeit des Automobilbauteils nicht immer gewährleistet werden. Wichtig ist, möglichst schnell und ohne zusätzliche Kosten eine Alternative zu finden. Die Verwendung einer schützenden Lackschicht ist in diesem Zusammenhang keine kostensparende Alternative, sondern verursacht lediglich zusätzliche Kosten. Der Grafe Gruppe ist es nach eigenen Angaben mit speziellen Masterbatches gelungen eine kostenneutrale Variante zu entwickeln.

Um Kunststoffe qualitativ aufzuwerten, sind auch zuverlässige Prüfmethoden notwendig. So eignet sich beispielsweise zur Prüfung der Kratzbeständigkeit der Erichsen Scratch Hardness Tester von Erichsen. Bei diesem Verfahren wirkt eine Hartmetall-Kugelspitze mit 1 Millimeter Durchmesser mit bis zu 50 Newton Druck auf den Probekörper und verursacht Risse auf dessen Oberfläche, deshalb spricht man auch von einer Ritzhärteprüfung. Durch die definierten, sich kreuzenden sowie rechtwinkligen Schnitte entsteht ein Gitterschnittraster von 20 Schnitten mit 2 Millimeter Schnittabstand. Mit Hilfe dieses standardisierten Vorgehens wird die Oberflächenqualität des Probekörpers beurteilt. Gerade bei unzureichender Modifizierung neigt der Kunststoff zu abgeplatzten Teilstücken sowie Brüchen und stark unruhigen Prüfrissen. Beurteilt werden kann dieser Effekt auf dem belasteten Teil des Prüfkörpers, der deutlich aufgehellt erscheint. Diese Aufhellung ist mit einem Spektrophotometer messbar und in Zahlenwerten dokumentierbar. Das Ergebnis wird anschließend mit Norm- und Kennwerten verglichen. Der daraus resultierende Wert Delta L zeigt die Abweichung der Helligkeit.

Vorteile der Methode liegen laut Grafe bei diesem Vorgang in der Präzision sowie der Reproduzierbarkeit der Mess- und Prüfergebnisse. Oft werde die Kratzbeständigkeit mit einer zunehmenden Härte des Kunststoffs gleichgesetzt. Je härter der Kunststoff, umso weniger anfällig sei er gegen Kratzer. Die Erfahrung zeigt jedoch, dass nicht die Härte entscheidend ist, sondern die Fähigkeit nach mechanischer Beanspruchung keine Abnutzung aufzuweisen. Ab einem gewissen Grad an Härte kann ein Gegenstand unter Umständen schwer bis gar nicht in den Kunststoff eindringen, ein weiches und damit nachgiebiges Kunststoffbauteil zeigt häufig eine höhere Kratzanfälligkeit. Eine elastische und leicht flexible Oberfläche kann den mechanischen Einflüssen jedoch ausweichen, so dass lediglich eine Spur in Form von plastischer Verformung entsteht. Optisch ist dieser Vorgang weniger auffällig als das Aufreißen bei sehr harten Kunststoffen. Die multiple Streuung des reflektierenden Lichts führt dazu, dass der Kratzer weiß erscheint und somit mit dem bloßen Auge deutlich erkennbar ist. Bei einer plastischen Verformung kommt es bei Messungen mit dem Spektrophotometer zu keiner multiplen Streuung und somit erscheint ein Kratzer nicht deutlich weiß. Dies führt zu einer Art „Selbstheilung“ des Kunststoffs.

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