Analyse von Haftungsversagen und Adhäsionsproblemen

Adhäsion oder Haftung sorgt für den mechanischen Zusammenhalt von Oberflächen. Haftung und Adhäsion sind dabei in vielen technischen Bereichen von Bedeutung- Haftungsversagen und Adhäsionsprobleme zu Analysieren ist daher ein häufiges Thema in unserem Labor. Dazu gehören Fügeprozesse wie das Kleben, Themen wie Lackhaftung oder die Versiegelung von Verpackungen. Adhäsion kann dabei unterschiedliche Ursachen haben. Sowohl mechanische wie auch chemische Eigenschaften der beteiligten Oberflächen spiele eine Rolle.
Von besonderem Interesse wird die Haftung meist dann, wenn es zu Haftungsproblemen kommt.
Ein Haftungsversagen kann beispielsweise auftreten, wenn die Oberflächen kontaminiert sind, oder auch wenn ungeeignete Materialien oder Verfahren eingesetzt werden. Die Möglichkeiten für Fehlerursachen sind dabei vielfältig.

Haftversagen aufgrund einer Kontamination

Bei Beschichtungen wie Lacken aber auch bei Polymerwerkstoffen (z.B. beim Versiegeln von Verpackungen) sind häufig Kontaminationen die Ursache für Haftungsprobleme. Die Analyse solcher Fehler erfordert meist den Einsatz oberflächenanalytischer Verfahren. Typischerweise werden dabei zunächst beide Seiten der delaminierten Grenzfläche untersucht. Ergänzend macht häufig auch die Materialanalyse der angrenzenden Volumina sind, da häufig die genaue Zusammensetzung der verwendeten Rohstoffe nur unzureichend bekannt ist. Auf diese Weise können die im Bereich der Grenzfläche gefundenen Substanzen entweder den eingesetzten Werkstoffen zugeordnet, oder als Kontamination eindeutig identifiziert werden. Silikone oder Fette auf Metalloberflächen können beispielsweise ein Problem für die Lackhaftung darstellen oder auch zu Lackkratern führen.

Haftungsprobleme aufgrund unzureichender Vorbehandlung

Auch eine unzureichende (oder zu intensive) Vorbehandlung kann zu Haftungsproblemen führen. Obgleich keine Kontamination vorhanden ist, kann dadurch die Haftung z.B. einer Beschichtung auf einem Polymersubstrat unzureichend sein. Ein Beispiel dafür sind Polyolefin Oberflächen (PP oder PE) welche bedruckt oder verklebt werden sollen. Diese Oberflächen sind ohne weitere Vorbehandlung sehr Hydrophob und lassen sich nur schwer bedrucken oder verkleben. Als Vorbehandlung kann hier beispielsweise eine Beflammung oder Coronabehandlung zum Einsatz kommen. Diese erzeugt polare Gruppen auf der sonst unpolaren Polymeroberfläche und  verbessert so die Benetzung und Haftung von Druckfarbe oder Klebstoff auf der Bauteiloberfläche. Mittels Oberflächenanalytik kann so eine Vorbehandlung quantitativ untersucht und bewertet werden.

Lötprobleme aufgrund von Oxidbildung

Bei Lötfehlern können beispielweise Materialunreinheiten, Oxidschichten oder Diffusionsprozesse während bzw. nach dem Verbinden der Werkstücke die Ursache des Problems sein. Je nach Fragestellung können auch hier Oberflächenanalytische Verfahren dabei helfen die Ursache des Adhäsions- oder Kohäsionsversagens zu ermitteln.