FILMISCHE VERUNREINIGUNG
In vielen Industriezweigen ist die Sauberkeit von Bauteiloberflächen nach Vor-, Zwischen- und Endreinigungsschritten ein wichtiges Qualitätsmerkmal. Trotz modernster Produktionstechniken, können Kontaminationen in der Fertigung auftreten. Diese Verschmutzungen müssen nachhaltig abgereinigt werden, bevor weitere Prozessschritte erfolgen.
Häufig sind dies Fertigungs- und Reinigungsrückstände wie Öle, Fette, Reinigungsmedien, aber auch Rückstande von Korrosionsschutzmitteln, Beschichtungen, Kühlschmierstoffen und weiteren Fertigungshilfsmitteln. Ebenso zählen dazu Konservierungsstoffe und Klebstoffe sowie Handschweiß und Fingerabdrücke. Sie erschweren oder verhindern weitere Prozessschritte wie Kleben, Schweißen, Lackieren oder die Montage. Die Folgen sind unter anderem Undichtigkeit oder Haftungsfehler von Beschichtungen.
Filmische Verunreinigungen analysieren wir unter Verwendung verschiedener Prüfverfahren quantitativ und qualitativ.
Die Wahl des Prüfverfahrens, hängt von den Anforderungen der jeweiligen nachgeschalteten Prozesse ab. Für die Bewertung von Analyseergebnissen filmischer Verunreinigungen gelten keine standardisierten Grundlagen wie Normen oder Grenzwerte. Eine individuelle Beratung und genaue Abstimmung des Analyseziels sind deshalb eine der Grundvoraussetzungen für den Erfolg der Analyse.
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Lokale und integrale Messmethoden für filmische Verunreinigungen:
Um zu prüfen, ob ein Bauteil für nachgeschaltete Prozesse geeignet ist, untersuchen wir diese mittels chemischer Analytik mit verschiedenen Verfahren und Messgrößen:
- Ermittlung der Oberflächenspannung durch Testtinte
- Detektion der filmischen Verunreinigung durch Fluoreszenzmessung
- Quantifizierung mittels Gaschromatographie (GC) mit Flammenionisationsdetektor (FID)
- Identifizierung und Quantifizierung mittels Gaschromatographie (GC) gekoppelt mit Massenspektrometer (MS)
- Nachweis und Materialidentifikation mittels RAMAN- und FT-IR-Spektroskopie
- Gravimetrische Bestimmung
Testtinte
Verschmutzte Flächen lassen sich schlechter benetzen als saubere Oberflächen. Eine gute Benetzbarkeit ist die Grundvoraussetzung für die Beschichtung mit Lacken, Druckfarben oder Klebstoffen. Eine einfache Methode zur Messung der Oberflächenspannung auf verschiedensten Materialien ist die Bestimmung mit Testtinten. Dazu tragen wir Testtinte auf die Oberfläche auf. Bleiben die Striche stabil, ist die Oberfläche gut benetzbar. Die Oberfläche des Substrates entspricht dann mindestens der Oberflächenspannung der Testtinte. Zieht sich die Tinte zusammen, so ist die Benetzbarkeit des Substartes niedriger als die der verwendeten Testtinte. Der Vorgang wird dann mit einer Testtinte geringerer Oberflächenspannung wiederholt. Je höher der Wert der Oberflächenspannung, umso sauberer ist die Oberfläche. Die Oberflächenspannung/Oberflächenenergie wird in mN/m angegeben.
Fluoreszenz-Messung
Organische filmische Verunreinigungen wie Fette, Öle oder Wachse fluoreszieren, wenn sie mit UV-Licht angeregt werden. Auch nichtfluoreszierende Stoffe wie Silikonöle können mit beigemischten fluoreszierenden Farbstoffen als Marker erkennbar gemacht werden. Organische Substanzen können wir so schnell und berührungslos auf metallischen Oberflächen nachweisen. Als Referenzwert benötigen wir lediglich eine absolut saubere Oberfläche. Je höher der gemessene Fluoreszenzwert, desto stärker ist die filmische Verschmutzung. Der Messwert wird in RFU (relative Fluoreszenzeinheiten)
angegeben.
Nachweis und Identifizierung mittels RAMAN- und FT-IR-Spektroskopie
Chemisch-filmische Verunreinigungen wie Öle, Fette, Kühlschmierstoffe, Reiniger, Konservierungsstoffe, Lösungsmittel und mehr lassen sich mit den spektroskopischen Analyseverfahren RAMAN- und FT-IR direkt auf der Bauteiloberfläche untersuchen. Diese Mess- und Analyseverfahren liefern uns qualitative Messwerte. Das bedeutet, wir können die Verunreinigung nachweisen und eindeutig identifizieren. Für diese sehr oberflächennahe Analysemethode sind Referenz-Datenbanken erforderlich.
Nachweis und Quantifizierung mittels Gaschromatographie (GC-FID)
Dazu extrahieren wir die Verunreinigungen mit einem geeigneten Lösemittel vom Bauteil und analysieren die gelösten organischen Rückstände gaschromatographisch gekoppelt mit einem Flammenionisationsdetektor (GC-FID). Als Ergebnis erhalten wir die Summe der löslichen organischen Verunreinigungen in mg/Bauteil bzw in mg/m².
Gravimetrische Bestimmung
Dazu extrahieren wir die Verunreinigungen mit einem geeigneten Lösemittel vom Bauteil und trennen die festen Rückstände durch Filtration. Nach dem Abdampfen des Lösemittels bestimmen wir gravimetrisch, unter Verwendung einer Analysenwaage, die Masse der löslichen Rückstände. Die Angabe erfolgt in mg/Bauteil bzw in mg/m².