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Warum der Pigmenthersteller Kronos bei 3D-Oberflächenmessungen von Kunststoffen auf das Leica DCM8 setzt

„Mit dem Leica DCM8 sparen wir pro Probe Arbeitszeit“

Kunststoffe, Dispersionsfarben, Papier, Lacke, Drucktinten – viele farbige Dinge unseres Alltags enthalten Titandioxid. Durch seine photoelektronischen Eigenschaften und seinen hohen Brechungsindex verfügt das anorganische Weißpigment über große UV-Beständigkeit und Deckkraft. Dr. Thomas Koch ist Leiter des Analyselabors der Abteilung Research Services von Kronos, Titandioxidproduzent seit 1916. Im Interview erläutert er, warum Kronos mit dem Leica DCM8 3D-Oberflächenmesssystem arbeitet.

In welchem Bereich setzen Sie das Leica DCM8 bei Kronos ein?

Mit dem Leica DCM8 analysieren wir eigene Applikationen von Titandioxid (TiO2). Wir prüfen beispielsweise über die Rauheit der Oberfläche Coatings und Kunststoffe auf Korrosion und stellen zusätzlich fest, wie gut die Qualität der obersten Schichten der Titandioxid-Pigmente in der jeweiligen Oberfläche eingebettet ist. Denn: Zum Beispiel sedimentiert jeder Lack beim Trocknen, das heißt beim Verarbeiten setzt sich das Pigment zu einem gewissen Grad ab. Deshalb setzt man dem Lack spezielle Organika zu, die ihn wie Gummi zäh machen und damit das Absinken reduzieren. Für uns ist es unter anderem wichtig, die Höhe zwischen der Lackoberfläche und dem Beginn der ersten Pigmentschicht zu messen. Das Leica DCM8 ist dafür bestens geeignet. Wenn der Lack in Ordnung ist, können wir nur die erste Pigmentschicht sehen, denn das Mikroskoplicht kann diese nicht durchdringen. Wenn wir allerdings Stufen entdecken, die weiter in die Lackschicht hineingehen, dann wissen wir, dass Schädigungen und Fehler vorliegen. Anhand der Höhenprofile, die sich mit der Software des Leica DCM8 einfach erstellen lassen, können wir die Rauheit und Distanz von Pigmentschicht und Oberfläche messen. Bei der Analyse erhält man zwei Reflexionen – eine von der Pigmentschicht und eine von der Lackoberfläche.

Ist das Leica DCM8 auch für die Analyse von Kunststoffen hilfreich?

Ja, ähnlich zu Coatings setzen wir das Leica DCM8 auch bei Kunststoffen ein. Kunststoffe enthalten nur wenige Prozent Titandioxid. Das Pigment sorgt für Opazität und dient gleichzeitig als UV-Schutz. Das UV-Licht zerstört die Organik. Das Titandioxid reflektiert das Sonnenlicht, absorbiert den UV-Anteil und verhindert, dass das Licht tiefer in die Matrix eindringen kann. Mit dem Leica DCM8 schauen wir uns das Kunststoffprofil an und machen Rauheitsmessungen. Genau wie bei den Lacken können wir so die Lageverteilung des Titandioxids und die Verwitterung der Oberfläche messen.

Was schätzen Sie besonders an dem Oberflächenmesssystem?

Wir nutzen das Leica DCM8 jetzt seit eineinhalb Jahren. Nachdem wir verschiedene standardisierte Abläufe für Testmethoden erarbeitet haben, laufen diese Prozesse dank der Software inzwischen teilweise automatisiert ab. Das Gerät erhöht unseren Probendurchsatz, denn herkömmliche Analysen sind experimentell, aufwändiger und benötigen mehr Manpower. Das Leica DCM8 ist damit ein sehr gutes Tool, um den Neuzustand und die Ergebnisse der Bewitterung von Coatings und Kunststoffoberflächen zu charakterisieren und Schäden zu analysieren.

Wo liegt der Unterschied zwischen der konfokalen Oberflächenmessung und den sonst üblichen Analysen?

Das Leica DCM8 ermöglicht es uns, präzise die Güte der ersten TiO2 Schicht und der Probenoberfläche zu messen und deren Abstand zueinander, und das ohne aufwändige Probenpräparation und Vielfachmessungen oder das Erstellen von Querschnittsproben durch Schnitte und Schliffe. Am besten ist aber, dass die Messung so sensitiv auf das TiO2 ist. Das können wir mit der hohen Auflösung sonst nur mit der teuren und aufwändigen Elektronenmikroskopie leisten. Das Leica DCM8 arbeitet darüber hinaus kontakt- und zerstörungsfrei, wir sparen uns die Präparationszeit und können das Kundenmuster mitunter im Originalzustand betrachten.

Ein konfokales Oberflächenmesssystem für die Analyse von Kunststoffen und Coatings einzusetzen ist neu. Wir sind meines Wissens die Ersten, die mit dem Leica DCM8 an solchen Applikationen arbeiten. Ich kann mir vorstellen, dass diese Analytik in Zukunft auch bei Kunststoffherstellern und Farbenproduzenten Anwendung finden wird.

Ein Dank gilt an dieser Stelle Dr. Ralf Theissmann und Dr. Horst Purwin, die diese neuen Methoden bei uns so erfolgreich entwickelt haben.

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