Beschichtungs.- Korrosionsschäden sind ein Ärgernis für jeden, der sich aus beruflichen Gründen mit dem Korrosionsschutz beschäftigt. Die Kosten, welche durch Korrosionsschäden entstehen sind immens. Ein großer Teil der offensichtlichen Korrosionsschäden könnte bei fachgerechter Verarbeitung vermieden werden. Auch bei Objekten, welche auf den ersten Blick keine Mängel zeigen, können nicht erkannte Bearbeitungsfehler vorliegen, die den Korrosionsschutz erheblich verkürzen.
Die Schäden resultieren überwiegend aus der Missachtung von Regelwerken sowie durch die unzureichende Beachtung und Umsetzung der Verarbeitungshinweise welche in den „Technischen Datenblätter“ der einzelnen Beschichtungsstoffe nachzulesen sind. Da der überwiegende Teil der Korrosionsschutzschäden auf fehlerhafte Verarbeitungen zurückzuführen sind beschränke ich mich nachstehend auf die Untergrundvorbehandlung und der Applikation.
1. Untergrundvorbereitung
- Nicht beschichtungsgerechte konstruktive Gestaltung (DIN EN ISO 12944 Teil 3)
- Unzureichende Reinigung und Untergrundvorbehandlung (DIN EN ISO Teil 4)
- Vorhandensein nicht erkennbarer Verunreinigungen wie Salze, Chloride, Sulfate etc.
2. Umgebungsbedingungen
- Unterschreitung des Taupunktes
- zu kalte oder zu heiße Objekttemperatur
- zu geringe Belüftung während und nach der Applikation
3. Materialvorbereitung
- unsachgemäße Lagerung der Materialien
- Mischfehler und dadurch unzureichende Vernetzung
- Überschreitung der Topfzeit
- Zugabe von nicht geeigneten Lösemitteln
4. Applikation
- zu geringe bzw. zu hohe Schichtdicken
- Überschreitung der Intervallzeiten
- falsche Geräteauswahl bzw. -einstellung
- kein homogener Verlauf, Dreckeinschlüsse, Fehlstellen, Poren etc..
In Bezug auf o.g. Fehlerquellen und den daraus resultierenden Schäden, habe ich einige besonders wichtige Themen ausgesucht und möchte diese etwas näher erläutern.
- „die nicht beschichtungsgerechte konstruktive Gestaltung“
- „nicht visuell erkannte Verunreinigungen auf dem Substrat“
- „Lösemittelretention“
- „Taupunktunterschreitung“
Nicht beschichtungsgerechte konstruktive Gestaltung
-unzureichende Bearbeitung von Schnittkanten und Schweißnähten-
Die nicht beschichtungsgerechte konstruktive Gestaltung ist eine Ursache für spätere Beschichtungs- und Korrosionsschäden. Leider wird bei der Planung von Stahlneubauten der beschichtungsgerechten Gestaltung nach wie vor zu wenig Beachtung geschenkt. Die Problematik von nicht ausreichend abgerundeten oder zumindest gebrochenen Kanten sowie von Schweißpickeln etc. ist die in diesen Bereichen reduzierte Schichtdicke. Auf scharfen Kanten und auf Pickeln und Körnern kann sich der Beschichtungsstoff aufgrund der geringen Oberfläche und der Oberflächenspannung bei der Trocknung nicht im vollen Umfang halten. Dieses „absacken“ des Anstrichs- bzw. Beschichtungsmaterials nennt man auch „Kantenflucht“. Diese Erscheinung ist um so intensiver je besser der Verlauf (niedrige Viskosität) des Beschichtungsmaterials ist. Aus diesem Grund sollte man auch beschliffene Kanten aus Sicherheitsgründen vorbeugend mit einem zusätzlichen Kantenschutz versehen. Die DIN EN ISO 12944 beschreibt im Teil 3 „Grundregeln zur Gestaltung“ sehr ausführlich, wie korrosionsschutzgerechte Konstruktionen oder Flächen auszusehen haben. In den einzelnen Absätzen der DIN EN ISO 12944 Teil 3 werden u.a. folgende Bereiche der korrosionsschutzgerechten Gestaltung ausführlich erläutert.
Spalten, Kanten, Schweißnähte, Schraubverbindungen, Hohlkästen, Kontaktkorrosion, Zugänglichkeit
Aus diesem Grunde werde ich auch nicht näher auf die einzelnen kritischen Bereiche eingehen. Aber auch ohne intensives Studium der Normen und Regelwerke sollte jeder Praktiker selbst beurteilen können welche Bereiche problemlos zu beschichten sind und welche bei der Applikation Schwierigkeiten bereiten. Aber es geht nicht nur um die applikationsgerechte Gestaltung sondern auch um die Oualitätsprüfung. Naturgemäß ist eine Kontrolle hinter nah am Objekt anliegenden Winkeln und in Hohlkörpern usw. problematisch. Fehlstellen in diesen Bereichen zu entdecken bzw. Schichtdicken zu messen ist oftmals nur bedingt oder gar nicht möglich. Auch sollte man bei der Planung und Konstruktion darauf achten, dass die Korrosionsschutzbelastung nicht unnötigerweise erhöht wird. Der Korrosionsschutz ist je nach Objekt- und Umgebungsbedingungen bereits einer Vielzahl von chemischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Wenn man durch die Bauweise zusätzliche Bereiche schafft, in denen sich Wasseransammlungen bilden können, z. B. in nach oben offenen Profilen oder Wasser etc. nicht ausreichend abgeleitet werden kann, muss man sich nicht wundern, wenn es in diesen Bereichen zu vorzeitigen Korrosionsschäden kommt. Es sollte jedem, der sich mit Korrosionsschutz beschäftigt bewusst sein, welche Risiken man durch eine nicht korrosionsgerechte Gestaltung eingeht. Die Standzeit des Korrosionsschutzes kann sich hierdurch erheblich verkürzen und zu lokalen Schäden führen. Wem nützt ein ansonsten gut korrosionsgeschütztes Objekt, wenn bereits nach kurzer Zeit an Kanten, Ecken und Verbindungen Schäden auftreten?
Verunreinigungen auf dem Substrat welche nicht visuell wahrnehmbar sind
Eine fachgerechte, in den meisten Fällen durch Strahlen nach DIN EN ISO 12944 Teil 4 gemäß Sa 2 bis Sa 3, durchgeführte Untergrundvorbehandlung mit anschließendem Reinigen und Entstauben der Oberfläche ist keine Garantie dafür, dass sich nicht noch artfremde Verunreinigungen auf dem Substrat befinden. Diese können je nach Art und Menge sowie in Abhängigkeit von der Oualität der Beschichtung, aber auch von der äußeren Belastung durch das Umgebungsklima zu Haftungsproblemen oder sonstigen Schädigungen der Beschichtung führen. Nachstehend möchte ich auf die nicht visuell erkennbaren löslichen Salze, wie Chloride und Sulfate eingehen (DIN Fachbericht 28). Bereits geringste Konzentrationen löslicher, hygroskopischer Salze auf dem Substrat können zur späteren Blasenbildung der Folgebeschichtungen durch Osmose führen. Aber nicht nur zwischen der Stahloberfläche und der darauf aufgetragenen Beschichtung sondern auch zwischen einzelnen Schichten bei Mehrschichtsystemen können Salze die Haftung und Haltbarkeit des Anstrichsystems negativ beeinflussen. Alle gängigen Beschichtungssysteme sind mehr oder weniger durchlässig für Wasser und Sauerstoff. Wassermolekühle können somit zum Salz auf der Stahloberfläche gelangen. Bedingt durch den Konzentrationsausgleich zwischen den Wasser und dem Salz wird das Wasser durch die Beschichtung zum Salz gezogen. Durch das dann zunehmende Volumen erhöht sich der Druck, was schließlich zur Blasenbildung und später zum Reißen der Blase führt. Da wie bereits angemerkt alle Beschichtungsstoffe Wassermolekühle durchlassen, kann Abhilfe nur die Entfernung der Salze schaffen. Um das Risiko der osmotischen Blasenbildung zu verringern bzw. zu verhindern muss die Oberfläche auf das Vorhandensein wasserlöslicher Salze getestet und bei einem positiven Befund diese durch geeignete Maßnahmen entfernt werden. In unklimatisierten Räumen oder im Außenbereich bei entsprechend hoher Luftfeuchtigkeit ist das Vorhandensein von Salzen auf der Stahloberfläche nach der Untergrundvorbehandlung durch Strahlen auch mit dem bloßen Auge erkennbar. Bei einer, entsprechend dem Reinheitsgrad >Sa 2, vorbehandelten Fläche, wird bereits nach kurzer Zeit, bedingt durch oxidative Hydrolyse, Rost als bräunliche oder schwarze Verfärbung sichtbar.
Lösemittelretention
Lösemittel und Verdünner sind flüchtige organische Kohlenwasserstoffe, welche dem Beschichtungsstoff werksseitig zugegeben werden, um dessen Eigenschaft zu beeinflussen. In erster Linie ist hier die Herabsetzung der Viskosität zu nennen, um das Material streich-, roll- oder spritzbar einzustellen. Auf der Baustelle wird oftmals der Lösemittelanteil durch eine individuelle Zugabe weiter erhöht, in diesenFällen wird durch den unsachgemäßen Einsatz von Verdünnern und Lösemittel, die Oualität des Beschichtungswerkstoffes verändert. Dieses kann zu direkten oder indirekten Beschichtungsschäden führen, da hierdurch die Reaktions- und Aushärtungszeit, das Ouellverhalten, die Diffusionsdichte und letztlich die chemische Beständigkeit beeinflusst wird. Entsprechend der Materialart und dessen Anwendung werden Lösemittel und Verdünner mit unterschiedlicher Verdunstungszahl eingesetzt. Die Verdunstungszahl ist die Kenngröße, welche Aufschluss über die Verdunstungsgeschwindigkeit gibt. Je höher der Kennzahl desto länger ist die Verweildauer im Beschichtungsmaterial. Der schnellflüchtige Äther hat z. B. die Verdunstungszahl 1.
- leicht flüchtig <10 mittel
- flüchtig ca. 10-35
- schwer flüchtig >35
Für Anstrich- und Beschichtungsstoffe im Korrosionsschutz kommen überwiegend mittel- und schwerflüchtige Verdünner zu Anwendung. Je nach Art des eingesetzten Verdünners wird dieser sich nach dem Auftragen des Beschichtungsstoffes verflüchtigen. Erst nach der kompletten Verdunstung der Lösemittel hat die Beschichtung Ihre optimalen Eigenschaften und Schutzwirkung erreicht. Kann nicht die Gesamtmenge des im Beschichtungsstoff befindlichen Lösemittels entweichen und verbleibt somit ein Rest, versteht man darunter eine Lösemittelretention. Durch eine Lösemittelretention kommt es zu einer verringerten Diffusionsdichte, die eine Verschlechterung und Verzögerung der Beständigkeit des Beschichtungsstoffes verursacht. Es können Ouellerscheinungen oder osmotische Blasenbildung auftreten. Die Feststellung von Lösemittelretention ist in der Regel noch nach Jahren feststellbar. Zur Vermeidung von Lösemittelretentionen ist für eine ausreichende Luftzirkulation während und nach der Applikation zu sorgen. Vermieden werden sollten zudem zu hohe Schichtdicken (Überschichtdicken), da die darin enthaltenen Lösemittel sehr viel länger benötigen, um komplett zu entweichen. Bedingt durch die sofort nach der Applikation einsetzende Reaktion und Härtung des Beschichtungsstoffes kann ein komplettes Verdunsten erschwert bzw. verhindert werden. Einen ähnlichen negativen Effekt wie bei den Überschichten erhält man, wenn Mehrschichtsysteme zu früh mit der Folgeschicht überarbeitet werden. Sind noch nicht alle Lösemittel aus der Vorschicht entwichen, werden diese durch die darauffolgende Schicht an dem weiteren Verdunsten gehindert. Gerade bei der Beschichtung von flächenmäßig geringen Objekten kommt es aus Zeit- und wirtschaftlichen Gründen häufig zu einer zu schnellen Applikation der nächsten Schicht. Diese führt unweigerlich zum Einschluss der Lösemittel und zu späteren Beschichtungsschäden.
Taupunktunterschreitung
Feuchtigkeitsfilme zwischen dem Substrat und der ersten Lage der Beschichtung bzw. bei Mehrschichtsystemen zwischen den einzelnen Schichten mindern die Haftfestigkeit. Kein Korrosionsschützer würde bei entsprechendem Qualitätsbewusstsein eine feuchte oder gar nasse Oberfläche beschichten. Ausnahmen bilden hier Beschichtungs- und Anstrichsysteme, welche aufgrund ihres Bindemittels und Formulierung Feuchtigkeit akzeptieren. Die überwiegend verwendeten Beschichtungsstoffe benötigen jedoch zur optimalen Haftung einen trockenen und von trennend wirkenden Verunreinigungen befreiten Untergrund. Taupunktunterschreitungen und dadurch Kondensatbildung auf der Oberfläche sind im Anfangsstadium nicht oder nur schwer visuell erkennbar. Da die Luft bei einer bestimmten Temperatur nur eine gewisse Menge an Feuchtigkeit aufnehmen kann, wird die darüber hinausgehende Menge kondensieren und sich als Feuchtigkeit auf die Oberfläche absetzen. Je höher die Lufttemperatur ist, desto mehr Wasserdampf kann diese aufnehmen. Bei fallender Temperatur sinkt die Aufnahmefähigkeit der Luft, was zum Kondensieren des Wasserdampfs führt sobald die Sättigungsgrenze überschritten ist. Anhand der Temperatur und der rel. Luftfeuchtigkeit ist der Taupunkt zu bestimmen. Entscheidend für die Bestimmung des Taupunktes ist die Objekttemperatur. Wenn die Objekttemperatur niedriger ist als die Umgebungstemperatur, so kann es auf der Oberfläche zur Kondensatbildung kommen, obwohl die Umgebungsluft den Sättigungsgrad noch nicht erreicht hat. Es ist unumgänglich den Taupunkt während der Beschichtungsarbeiten permanent zu kontrollieren. Nach DIN EN ISO 12944 muss die Objekttemperatur mindestens 3°C höher als der Taupunkt sein. Entsprechend der DIN ISO 8502-4 wird dieser durch geeignete und kalibrierte Messgeräte bestimmt. Anhand von Tabellen kann der Taupunkt problemlos ermittelt werden. Auch wenn der Taupunktunterschied zur Umgebungstemperatur mehr als 3 K beträgt sollten Vorkehrungen getroffen werden, um eine auch kurzzeitige Verringerung der Objekttemperatur zu verhindern. In der Praxis sollten während der Applikation regelmäßige Messungen vorgenommen oder bei der Beschichtung von Innenräumen ein permanent aufzeichnendes Messgerät eingesetzt werden. Nur so erkennt man rechtzeitig die Gefahr eines Taupunktes und kann spätere Beschichtungsschäden, hervorgerufen durch Haftungsprobleme, vermeiden.
