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Numerische und experimentelle Untersuchung des Lackfilmverlaufs

Numerical and experimental investigation of the leveling of paint films
 
: Seeler, Fabian
: Tiedje, Oliver

:
Volltext ()

Paderborn, 2021, 149 S.
Paderborn, Univ., Diss., 2021
URN: urn:nbn:de:hbz:466:2-38856
Deutsch
Dissertation, Elektronische Publikation
Fraunhofer IPA ()
Lackfilm; Lack; Lackfilmverlauf

Abstract
Der Begriff „Verlauf“ beschreibt die Eigenschaft von Lackfilmen, Unebenheiten, die während der Lackapplikation entstanden sind, selbstständig auszugleichen. Die Verlaufsoptimierung ist bisher ein besonders personal-, zeit-, energie- und kostenaufwändiger Teil der Lackentwicklung, da er auf umfangreichen Lackierversuchsserien nach dem Trial-and-Error-Prinzip beruht. Die Arbeit soll Lackherstellern und -verarbeitern helfen, gezielter als bisher Lackfilme mit der angestrebten Oberflächenstruktur zu erzeugen. Dazu wurden Simulationsprogramme geschrieben, mit denen das Verlaufsverhalten aus gemessenen Flüssiglack-Eigenschaften vorhergesagt und im Vergleich zu Lackierversuchen zusätzlich erklärt werden kann. Der Schwierigkeitsgrad wird von Modellflüssigkeiten über Lacke mit einfachem Fließverhalten zu handelsüblichen Lacken mit komplexem Fließverhalten gesteigert. Zentrales Ergebnis ist ein neuartiger Mess- und Auswerteablauf, der erstmals für alle Lacke einschließlich thixotroper viskoelastischer Lacke den Zusammenhang zwischen rheologischen Eigenschaften und Verlauf herstellt. Indem simuliertes und gemessenes Verlaufsverhalten verglichen werden, werden die Verlaufsmodelle validiert und bei Bedarf angepasst. Neben allgemeingültigen Einflüssen wie Filmgeometrie, Abdunstung, Oberflächenspannungs- und Viskositätsänderung werden die speziellen Phänomene Verlauf an Kanten, Verlauf mit Oberflächenspannungsgradienten und der Verlauf unter Einfluss einer Luftströmung untersucht.

 

The term "leveling" describes the ability of paint films to compensate for surface irregularities formed during the paint application. Optimizing the leveling process is still a particularly labor , time-, energy- and cost-intensive part of paint development, as it is based on extensive series of application tests using the trial-and-error principle. The aim of this work is to support paint manufacturers and processors in producing paint films with the desired surface structure in a more targeted manner than before. For this purpose, simulation programs have been written that can predict and explain the leveling behavior using measured properties of the liquid paint as input data. The degree of difficulty is increased from model liquids to paints with simple flow behavior to commercial paints with complex flow behavior. By comparing the simulated and the measured leveling behavior, the leveling models are validated and adapted if necessary. The final result is a novel type of measurement and evaluation procedure which establishes the relationship between rheological properties and leveling for all types of paints, including thixotropic viscoelastic paints. In addition to general influences such as film geometry, evaporation, changes in surface tension and viscosity, the special phenomena of edge defects, leveling with surface tension gradients and leveling influenced by air flow are investigated.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-640128.html