Mit Verbände-Richtlinie Duplex-Systeme INSTITUT FEUERVERZINKEN

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1 Mit Verbände-Richtlinie Duplex-Systeme INSTITUT FEUERVERZINKEN

2 INSTITUT FEUERVERZINKEN GMBH Das Institut Feuerverzinken GmbH ist die Serviceorganisation des Industrieverbandes Feuerverzinken e. V. Zu seinen Aufgaben gehört u. a. die firmenneutrale, sach- und fachkundige sowie problemlösungsbezogene Beratung von Anwendern. Eine breite Palette an Informationen und Informationsmöglichkeiten steht interessierten Anwendern zur Verfügung. Individuelle, projekt - bezogene Beratung kann über eine Infohotline sowie vor Ort über die Fachingenieure der drei Regionalbüros erfolgen. Zusätzlich hält das Institut Feuerverzinken GmbH ein breites Spektrum an Publikationen für fast jeden Zweck bereit. Die Arbeitsblätter Feuerver zinken gehören zu den Standardwerken und geben Antwort auf alle technischen und konstruktiven Fragen. Die vierteljährlich erscheinende Fachzeitschrift Feuerverzinken informiert über Innovationen rund um das Feuerverzinken und schwerpunktmäßig über Anwendungen im Bauwesen. Der Deutsche Verzinkerpreis prämiert herausragende Anwendungs - beispiele der Architektur und Metallgestaltung und wird in ungeraden Jahren vergeben. Vortragsveranstaltungen, z. B. bei Universitäten, Kammern, Innungen und Schulen, konzentrieren sich zumeist auf konstruktive bzw. korrosionsschutzplanerische Aspekte. Auf Messen und Ausstel lungen präsentiert die Feuerverzinkungsindustrie ihre Leistungs- und Anwendungsvielfalt. Die Internet-Präsentation ( bietet neben aktuellen Informationen und generellen Fachinformationen u. a. die Arbeitsblätter Feuerver zinken online sowie eine Online-Version der Zeitschrift Feuerverzinken und wird schrittweise zu einem umfassenden Wissenspool ausgebaut. Impressum Korrosionsschutz durch Duplex-Systeme (Feuerverzinken + Beschichten) Herausgeber: Institut Feuerverzinken GmbH, Graf-Recke-Straße 82, Düsseldorf Ein Nachdruck dieser Veröffent - lichung ist auch auszugs weise nur mit schriftlicher Genehmigung des Herausgebers und mit Quellenangabe gestattet. Die zugrunde liegenden Informationen wurden mit größter Sorgfalt recherchiert und redaktionell be arbeitet. Eine Haftung ist jedoch ausgeschlossen. Umschlagbilder: Das Titelbild zeigt einen Teil des Gartencenters Mühlenweg in Bielefeld, das Bild auf der Rückseite das Parkhaus Rattenfänger-Rondell in Hameln. Bei beiden Objekten kam duplexbeschichteter Stahl zum Einsatz. Im Rahmen der Pressearbeit informiert das Institut Feuerverzinken GmbH die Fach-, Tages- und Wirtschaftsmedien über die Feuerverzinkungsbranche sowie über das Verfahren und seine Anwendungen. Duplexbeschichtetes Dachtragwerk einer Sporthalle 2

3 Inhalt Teil 1: 1 Stahl als Werkstoff 4 2 Korrosionsschutzverfahren Metallische Überzüge Beschichtungen 6 3 Duplex-Systeme als Korrosionsschutz Definition und Anwendungsbereich Normen Wirkungsweise von Duplex-Systemen Korrosivität und Anwendung von Duplex-Systemen Aufbau und Eigenschaften von Duplex-Systemen Korrosionsschutzplanung und Schutzdauer von Duplex-Systemen 12 4 Richtlinie der Verbände zu Duplex-Systemen 13 5 Literatur 13 6 Anwendungsbeispiele 14 Duplexbeschichtete Entlüftungsanlage der Düsseldorfer Kanalisation Teil 2: Verbände-Richtlinie Duplex-Systeme Vorwort 15 1 Anwendungsbereich 16 2 Normen 16 3 Begriffe/Definitionen 16 4 Anwendungsbereich und Zweck von Duplex-Systemen 17 5 Aufbau und Eigenschaft von Duplex-Systemen Allgemeines Feuerverzinkung Dicke von Zinküberzügen Eigenschaften von Zinküberzügen Anforderungen gemäß DIN EN ISO Beschichtungsstoffe/Beschichtungen für Duplex-Systeme Allgemeine Hinweise: Flüssig- und Pulver-Beschichtungsstoffe Spezielle Hinweise für Flüssig-Beschichtungsstoffe 20 6 Haftfestigkeit der Beschichtung auf der Feuerverzinkung 21 7 Beschaffenheit und Vorbereitung/Vorbehandlung von Zinkoberflächen Oberfläche von unbewitterter Verzinkung Oberfläche von bewitterter Feuerverzinkung Verfahren der Oberflächenvorbereitung/-vorbehandlung von stückverzinkten Stahlbauteilen 22 8 Prüfverfahren für Beschichtungen Allgemeines Grundprüfungen/Prüfungen im Labor 24 9 Beispiele für Beschichtungssysteme in der Praxis Anwendung von Duplex-System nach DIN EN ISO im Stahlbau Applikation Beschichtung im Werk Besondere Hinweise Bestimmung der Trockenschichtdicke Kontrollflächen Korrosionsschutzgerechte Gestaltung Vertragliche Vereinbarungen Literatur 27 3

4 1 Stahl als Werkstoff Duplexbeschichtetes Terrassen-Thermalbad in Bad Colberg Stahl ist der bedeutendste metallische Werkstoff. Sein Anwendungsspektrum ist nahezu unbegrenzt. Im Baubereich übernimmt er vielfältige Aufgaben: Als Konstruktionswerkstoff für Geschossbauten, Hallen, Brücken, Türme oder Masten ist er ebenso ideal geeignet wie für Anwendungen z. B. als Tore, Geländer und Dächer. Stahl eröffnet aufgrund seiner funktionalen und ästhetischen Stärken konstruktive Möglichkeiten, die mit anderen Werkstoffen nicht realisierbar wären. Stahl ist leicht montier- und demontierbar und einfach zu recyceln. Zudem ist Stahl äußerst wirtschaftlich, hoch belastbar und sehr gut zu verarbeiten. Wie jeder Werkstoff unterliegt Stahl korrosiven Belastungen. Stahl muss deshalb vor Korrosion geschützt werden. Leistungsfähige und dauerhafte Korrosionsschutzsysteme verhindern dauerhaft Korrosionsschäden und minimieren Folgekosten. Die Möglichkeiten des Korrosionsschutzes sind vielfältig. Für den Schutz von Stahlbauten eignen sich die Verfahren des passiven Korrosionsschutzes in besonderem Maße, speziell metallische Überzüge und organische Beschichtungen. 4

5 2 Korrosionsschutzverfahren 2.1 Metallische Überzüge Metallische Zinküberzüge können in verschiedener Weise auf Stahlteile aufgebracht werden. Weit vor dem elektrolytischen (galvanischen) Verzinken und dem thermischen Spritzen von Zink kommt den Schmelztauchverfahren eine herausragende Rolle zu. Stahl wird dabei durch Eintauchen in geschmolzenes Zink mit einem massiven metallischen Zinküberzug versehen. Das kontinuierliche Feuerverzinken (Bandverzinken) wird dabei überwiegend für Feinblech eingesetzt und findet als Blech-Halbzeug vielfältige Anwendungen. Das diskontinuierliche Feuerverzinken, das so genannte Stückverzinken, wird für gefertigte Stahlteile der unterschiedlichsten Art und Größe verwendet. Hierbei entfallen auf die Stückverzinkung ca. 1,5 Millionen Tonnen Stahl pro Jahr in Deutschland. Feuerverzinken heißt, Stahl durch Tauchen in ein Bad mit schmelzflüssigem Zink an der Oberfläche zu legieren und mit Zink zu überziehen. Voraussetzung hierfür ist eine metallisch blanke Oberfläche des Verzinkungsgutes. Beim Stückverzinken erreicht man diese üblicherweise durch Beizen in verdünnter Mineralsäure mit anschließender Flussmittelbehandlung. Flussmittel sorgen beim Eintauchen in das Zinkbad für eine Feinreinigung und optimale Benetzung der Oberfläche. Beim Feuerverzinken, speziell beim Stückverzinken, bilden sich auf der Oberfläche Eisen-Zink-Legierungsschichten. Beim Herausziehen der Teile aus dem Zinkbad legt sich auf diese Legierungsschichten eine Reinzinkschicht entsprechend der Badzusammensetzung. Es entsteht ein gleichmäßiger, porenfreier, fest haftender und verschleißfester Korrosionsschutz-Überzug, der auch mechanisch stark belastbar ist. Die Dicke von Zinküberzügen wird in μm (1 μm = 0,001 mm) gemessen oder als flächenbezogene Masse (Zinkauflage) in g/m 2 Oberfläche angegeben. Eine Überzugsdicke von 100 μm z. B. entspricht einer Zinkauflage von rund 720 g/m 2. Verfahrensbedingt variiert die Dicke des Zinküberzuges; sie beträgt größenordnungsmäßig beim Stückverzinken 50 μm bis ca. 150 μm. Zinküberzüge sind hart, abriebfest und korrosionsbeständig über Jahrzehnte (Abb. 1). Abb. 1: Mindestschichtdicken des Zinküberzuges nach DIN EN ISO 1461 Schichtdicke in μm Feuerverzinktes Treppenhaus eines Parkhauses in Bad Kreuznach mit duplexbeschichtetem rotem Gestaltungselement Stahlteile ,5 3,0 6,0 85 Materialdicke in mm Gussteile < 6 6 5

6 Typische Bindemittel für Stahlkonstruktionen im Baubereich sind: Alkydharze, Acrylharze, Epoxidharze, Vinylchloridharze, Polyurethanharze, Ethylsilikate sowie Pulverbeschichtung mit Polyesterpulver bzw. Epoxidharz. Die verschiedenen Bindemittel unterscheiden sich teilweise sehr stark hinsichtlich Glanz- und Farbhaltung, Abriebwiderstand, Härte, Schlagfestigkeit und Dehnbarkeit sowie Beständigkeit gegenüber chemischen Einflüssen. Restauriertes und duplexbeschichtetes Akroterion einer Villa in Dresden Schmiede-Kunsthandwerk von Detelf Wächter 2.2 Beschichtungen Beschichtungsstoffe, im Volksmund auch einfach Farbe genannt, bestehen aus Materialien unterschiedlicher Bindemittel, die in der Regel in Lösemitteln und/oder Wasser gelöst (Flüssigbeschichtungen) oder lösemittelfrei (Pulverbeschichtungen) aufgebracht werden. Beschichtungen werden nach verschiedenen Verfahren (u. a. Streichen, Rollen, Spritzen) appliziert. Sie härten zu einer festen Beschichtung aus, die auf dem Untergrund haftet. Die verschiedenen Bindemittel werden zumeist in mehreren Schichten (Grund- und Deckbeschichtungen) und in der Regel kombiniert aufgebracht. Die Dicke von Beschichtungen hängt von der Anzahl der Schichten sowie der Stärke der einzelnen Schichten ab und bewegt sich je nach Einsatzzweck in der Regel in Größenordnungen von 80 bis 320 μm. In Deutschland werden jährlich ca Tonnen Beschichtungsstoffe im Bereich des Korrosionsschutzes verbraucht. Sie werden benötigt, um vielfältige Stahlbauwerke vor Korrosion zu schützen. Sanierter Balkon an einem denkmalgeschützten Gebäude in Leipzig 6

7 Zentraler Omnibusbahnhof in Emsdetten Empfangsgebäude Lufthansa-Basis, Hamburg Autobahntankstelle Helmstedt-Süd Schwebebahnhof Pestalozzistraße Wuppertal-Elberfeld Bei allen Objekten dieser Seite wurde duplexbeschichteter Stahl eingesetzt 7

8 3 Duplex-Systeme als Korrosionsschutz Definition und Anwendungsbereich Unter Duplex-Systemen versteht man gemäß DIN EN ISO ein Korrosionsschutz-System, das aus einer Verzinkung in Kombi - nation mit einer oder mehreren nachfolgenden Beschichtungen be - steht. Beide Korrosionsschutz - systeme ergänzen sich in idealer Weise. Duplexbeschichtetes Dachtragewerk der Solvis Nullemissionsfabrik, Braunschweig Duplex-Systeme sind aus vielen Bereichen des Korrosionsschutzes von Stahlbauten nicht mehr wegzudenken, z. B. im Bauwesen, im Straßenverkehr, in der Energieversorgung. Als wesentliche Vorteile beim Einsatz von Duplex-Systemen sind zu nennen: Lange Schutzdauer: Die Schutzdauer von Duplex-Systemen ist im Regelfall deutlich länger als die Summe der jeweiligen Einzelschutzdauer der beiden Systeme. Man spricht hier von einem Synergismus-Effekt. Der sich einstellende Verlängerungsfaktor liegt je nach System zwischen 1,2 und 2,5. Gestalterische Gründe: Im Ge - gensatz zum metallischen Zinküberzug mit silbrigem oder grauem Aussehen ist es bei Duplex- Systemen möglich, die gesamte Palette der farblichen Gestaltung zu nutzen. Signalgebung/Tarnung: Bei man - chen Objekten ist eine farbige Kennzeichnung zur Warnung oder Identifikation erforderlich, unter Umständen kann mit Hilfe von geeigneten Beschichtungsstoffen auch ein Tarneffekt er - zeugt werden. Zusätzliche Sicherheit: Wenn z. B. Stahlteile nach der Montage nicht mehr zugänglich sind und daher für Kontroll- und Instandsetzungsarbeiten am Korrosionsschutz nicht mehr erreichbar sind, stellen Duplex-Systeme eine optimale Lösung dar. Der Einsatz von Duplex-Systemen ist praktisch an keine Be grenzungen gebunden. Das Duplex-System kommt der For - derung nach dem Korrosionsschutz ab Werk entgegen. Hierdurch wird es möglich, sowohl die Feuerverzinkung als auch die Beschichtungsarbeiten unter de - finierten und optimalen Bedingungen im Fachbetrieb durchzuführen. Arbeiten auf Baustellen und Unwägbarkeiten durch Witterung und Temperatur stellen deshalb kein Problem dar. Belastungen der Umwelt durch Korrosionsschutzarbeiten vor Ort werden ebenfalls minimiert. 3.2 Normen Korrosionsschutzarbeiten werden nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik durchgeführt und sind in aktuellen Normen fest - gelegt. Für das Verfahren der Stückverzinkung ist dieses die DIN EN ISO 1461 Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge (Stückverzinken). Sie regelt alle Anforderungen an das Verfahren des Stückverzinkens und an die so aufgebrachten Zinküberzüge. Die DIN EN ISO 12944, Teil 5, Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme legt unter anderem fest, wie Duplex-Systeme geplant und ausgeführt werden sollen. Eine Korrosionsschutzplanung, die sich an den Anforderungen an die Stahlkonstruktion und der Korrosionsbelastung vor Ort orientiert, steht dabei im Vordergrund. Seit April 2009 gilt die DIN Beschichtungsstoffe Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Pulver-Beschichtungssysteme Be wertung der Pulver- Beschichtungssysteme und Ausführung der Beschichtung. DIN regelt Pulver-Beschichtungssysteme zum Zwecke des Korrosionsschutzes und bezieht sich auf Stahlbauten, die unverzinkt oder feuerverzinkt nach DIN EN ISO 1461 sind.

9 3.3 Wirkungsweise von Duplex-Systemen Die Wirkungsmechanismen von Duplex-Systemen beruhen auf einem gegenseitigen Schutz beider Partner. Der Zinküberzug wird durch die darüber liegende Beschichtung vor atmosphärischen und chemischen Einflüssen geschützt. Ein Abtrag des metallischen Zinks wird vermieden, der Zinküberzug bleibt lange Zeit in neuwertigem Zustand unter der Beschichtung erhalten. Hierdurch lebt der Zinküberzug länger (Abb. 2). Beschädigungen an der Beschichtung haben keine nachteiligen Auswirkungen zur Folge, da die hohe Widerstandsfähigkeit und Abriebfestigkeit des darunter liegenden Zinküberzuges auch hohen Belastungen standhält. Es können typische Unterrostungen erst gar nicht entstehen, der Stahl bleibt auch an Stellen, an denen die Beschichtung schadhaft ist, wirksam geschützt. Im Schmelztauchverfahren aufgebrachte Zinküberzüge haben auch an kritischen Stellen eine ausreichende Dicke. Probleme mit der Schichtdicke in Hohlräumen und Vertiefungen, an Ecken und Kanten gibt es nicht. Ein mögliches Problem von Beschichtungsstoffen in diesen Bereichen wird durch die Eigenschaften des Zinküberzuges wieder ausgeglichen. Durch diesen gegenseitigen Wirkeffekt schützen sich Zinküberzug und Farbbeschichtung gegenseitig. Der so vorhandene Synergismus- Effekt bietet eine erheblich längere Schutzdauer, als es der Summe der Einzelschutzdauern beider Systempartner entspricht. 3.4 Korrosivität und Anwendung von Duplex-Systemen Die korrosive Belastung am Standort einer Stahlkonstruktion ist entscheidend für die Auswahl des Schutzsystems. Die Fälle extremer Korrosionsbelastung, bei denen weder eine Farbbeschichtung noch eine Feuerverzinkung einen hinreichend langen Schutz bietet, sind eher selten geworden. Hier ist der Einsatzbereich von Duplex- Systemen. Bei Freibewitterung feuerverzinkten Stahls haben im Wesentlichen der Atmosphärentyp und die örtlichen klimatischen Bedingungen Einfluss auf die Korrosionsgeschwindigkeit. Der korrosive Einfluss der Atmosphäre lässt sich mit Hilfe von Messungen sehr exakt ermitteln. Kennzeichnend für die Korrosivität der Atmosphäre ist in erster Linie die Schwefeldioxid- Konzentration der Luft. Abb. 2:Vergleich zwischen dem Korrosionsverhalten von konventioneller Beschichtung und Duplex-Systemen auf Stahl Duplexbeschichtetes Treppenhaus des KPMG-Gebäudes, Leipzig 9

10 Duplexbeschichtetes Lamellenschutzgitter Messergebnisse aus jüngerer Zeit zeigen, dass sich in den zurückliegenden zwei Jahrzehnten in nahezu allen europäischen Ländern die Korrosivität der Atmosphäre drastisch reduziert hat. Ursächlich hierfür ist im Wesentlichen ein reduzierter SO2-Gehalt der Luft; ein Zusammenhang, der seit langem bekannt und unstrittig ist. Für viele Fachleute bedeutet dies auch, dass ältere Fachliteratur zu diesem Thema unbrauchbar geworden ist, da hier Abtragswerte genannt werden, die teilweise ein Vielfaches über den heutigen Werten liegen. Zinküberzüge profitieren von der reduzierten Korrosivität der Atmosphäre in besonderer Weise. Der Zwang zum Einsatz von Duplex- Systemen hat sich dadurch verringert. Die deutliche Verringerung der SO2-Belastung in Deutschland zeigen Messungen des Umweltbundesamtes (Abb. 3). Aufgrund vorliegender Untersuchungen wurden Korrosivitätskategorien abgeleitet (siehe hierzu auch DIN EN ISO und DIN EN ISO 14713), die es ermöglichen, eine grobe Abschätzung der in einer Region vorliegenden atmosphärischen Belastung zu finden. Eine Übersicht über die Korrosivitätskategorien, ihre Gliederung und ihre Auswirkung auf die durchschnittliche Zinkkorrosion liefert Abb. 4. Für Deutschland gilt, dass ca. 95 % der Landfläche den Korrosivitätskategorien C2 und C3 zuzuordnen sind. Hieraus lässt sich z. B. ableiten, dass für die Korrosivitätskategorie C3 mit einem jährlichen Zinkabtrag zwischen 0,7 bis 2,1 μm gerechnet werden muß; die Kategorien C1 und C2 liegen noch unter diesen Werten. Im Durchschnitt kann heute von einer Korrosionsrate des Zinks von ca. 1 μm pro Jahr ausgegangen werden. Innerhalb der Korrosivitätskategorien bis C3 ist die Feuerverzinkung allein in der Lage, den Korrosionsschutz von Stahlkonstruktionen über mehrere Jahrzehnte sicherzustellen. Die Bedeutung von Duplex-Systemen erstreckt sich bei derartigen Belastungen primär auf die Gestaltung durch eine gewünschte Farbgebung. In den Korrosivitätskategorien C4 und C5 spielen Duplex-Systeme aus technischen Gründen eine wichtige Rolle; sie gewährleisten einen ausreichenden Korrosionsschutz über Jahrzehnte auch unter erschwerten Bedingungen. Abb. 3: SO 2 -Belastung in Deutschland in den Jahren 1985, 1990, 1995 und 1999 (Quelle: Umweltbundesamt) µg/m 3 > 25 bis 50 µg/m 3 > 50 bis 75 µg/m 3 > 100 bis 125 µg/m 3 > 150 bis 175 µg/m 3 > 75 bis 100 µg/m 3 > 125 bis 150 µg/m 3 > 175 µg/m 3

11 Korrosivitätskategorie Typische Umgebung innen Typische Umgebung außen Korrosionsbelastung Durchschnittliche Zinkkorrosion C 1 Geheizte Gebäude mit neutralen Atmosphären, z. B. Büros, Läden, Schulen, Hotels. unbedeutend 0,1 μm/a C 2 Ungeheizte Gebäude, in denen Kondensation auftreten kann, z. B. Lager, Sporthallen. Atmosphären mit geringer Verunreinigung. Meistens ländliche Bereiche. gering > 0,1 bis 0,7 μm/a C 3 Produktionsräume mit hoher Feuchte und etwas Luftverunreinigung, z. B. Anlagen zur Lebensmittelherstellung, Wäschereien, Brauereien, Molkereien. Stadt- und Industrieatmosphäre, mäßige Verunreinigungen durch Schwefeldioxid. Küstenbereiche mit geringer Salzbelastung. mäßig > 0,7 bis 2,1 μm/a C 4 Chemieanlagen, Schwimmbäder, Bootsschuppen über Meerwasser. Industrielle Bereiche und Küstenbereiche mit mäßiger Salzbelastung. stark > 2,1 bis 4,2 μm/a C 5-I Gebäude oder Bereiche mit nahezu ständiger Kondensation und mit starker Verunreinigung. Industrielle Bereiche mit hoher Feuchte und aggressiver Atmosphäre. sehr stark (Industrie) > 4,2 bis 8,4 μm/a C 5-M Gebäude oder Bereiche mit nahezu ständiger Kondensation und mit starken Verunreinigungen. Küsten- und Offshore-Bereiche mit hoher Salzbelastung. sehr stark (Meer) > 4,2 bis 8,4 μm/a Abb. 4: Korrosionsbelastung und Korrosivitätsraten von Zinküberzügen durch verschiedene Atmosphärentypen (DIN EN ISO 12944) 3.5 Aufbau und Eigenschaften von Duplex-Systemen Wesentliche Eigenschaften von Beschichtungssystemen, z. B. Diffusionsdichte, UV-Stabilität, Alkalibeständigkeit, müssen bei der Planung von Duplex-Systemen berücksichtigt werden. Eine einwandfreie Haftung der Beschichtung auf dem Zinküberzug ist Voraussetzung für einen langfristigen Schutz. Prinzipiell sollten für Duplex-Systeme nur solche Beschichtungen verwendet werden, die sich auf Zink oder Zinküberzügen bewährt haben und darüber hinaus auch entsprechende Eignungsprüfungen bestanden haben. Je nach Anwendungsfall werden Grund- und Deckbeschichtungen oder auch Deckbeschichtungen direkt eingesetzt. Die Dicke der einzelnen Farbschichten liegt bei Normalschichten zwischen 40 und 50 μm, bei dickschichtigen Systemen zwischen 80 und 120 μm. Die Zusammensetzung der Beschichtungsstoffe hat einen erheblichen Einfluss auf die Haftfestigkeit der Beschichtungen auf der Feuerverzinkung. Organische Substanzen, die mit dem Zinküberzug reagieren und lösliche, instabile, haftungsmindernde Schichten bilden, dürfen nicht verwendet werden. Voraussetzung für ein wirksames Duplex-System ist eine ausreichende Überdeckung des Zinküberzuges. Geeignete Systeme, die sich in der Praxis bewährt haben und die Anforderungen der DIN EN ISO erfüllen, sind in der Tabelle 5 der Verbände-Richtlinie Duplex-Systeme zu finden. 11

12 3.6 Korrosionsschutzplanung und Schutzdauer von Duplex-Systemen Ein wirksamer Korrosionsschutz, der über Jahrzehnte zuverlässig funktioniert, muss frühzeitig und systematisch geplant werden. Eine korrosionsschutzgerechte Konstruktion und Fertigung der Stahlkonstruktion bietet eine der wichtigsten Voraussetzungen für einen wirksamen Langzeit-Korrosionsschutz. Wichtige Informationen hierzu können den Normen DIN EN ISO 12944,Teil 2 und DIN EN ISO entnommen werden. Duplex-Systeme liefern durch den Synergismus-Effekt die besten Voraussetzungen für eine möglichst lange Schutzdauer. Im Hinblick auf die Schutzdauer solcher Kombinationssysteme machen die einschlägigen Normen nicht immer hilfreiche Angaben. In diesem Zusammenhang ist z. B. darauf zu achten, dass in DIN EN ISO lediglich die Schutzdauer der Farbbeschichtung dargestellt wird und nicht etwa die Schutzdauer des Gesamtsystems. Die Gesamtschutzdauer liegt um ein Mehrfaches höher als die in DIN EN ISO angegebenen Werte. Duplexbeschichteter Schornstein des ersten Hamburger Dampfkraftwerks Duplex-Systeme auf der Basis von Beschichtungen nach DIN EN ISO bzw. Zinküberzügen nach DIN EN ISO 1461 gewährleisten heutzutage zumeist Korrosionsschutzdauern von deutlich mehr als 15 Jahren, teilweise sogar von mehr als 50 Jahren. Das hängt mit der gestiegenen Qualität und Leistungsfähigkeit dieser Systeme zusammen, aber auch mit der verringerten Korrosionsbelastung der uns umgebenden Atmosphäre, die in DIN EN ISO standardisiert ist. In der Praxis kommt es üblicherweise zu Zusatzbelastungen, die über die Einwirkung der Witterung hinausgehen, z. B. mechanische Einflüsse. Belastungen beim Transport und bei der Montage gehören ebenso dazu wie z. B. Steinschlag und Abrieb während der Nutzungsphase, die unter anderem durch Publikums- oder Straßenverkehr verursacht werden können. Derartige Einflüsse können die Schutzdauer auch von Kombinationssystemen erheblich verringern und sollten angemessen berücksichtigt werden. Abb. 5: Zinküberzug an einer Werkstückkante Duplex-Systeme bieten aber auch beim Vorliegen von mechanischen Belastungen beste Voraussetzungen für eine lange Schutzdauer, da selbst bei einem Versagen der Farbbeschichtung als Folge der mechanischen Belastung immer noch der Zinküberzug mit seiner extrem hohen Belastbarkeit zur Verfügung steht. In diesem Zusammenhang muss auch die hohe Beständigkeit von Duplex-Systemen an Kanten hervorgehoben werden. Denn gerade an Kanten wird der Korrosionsschutz vielfach stark belastet. Farbbeschichtungen allein haben dort zumeist Schwachstellen, da aus physikalischen Gründen flüssige Beschichtungsstoffe an Kanten stets nur eine relativ dünne Schichtdicke ausbilden (Kantenflucht). Dieses ist bei der Feuerverzinkung nicht der Fall. Der starke Schutz des Zinküberzuges hilft, diesen Effekt zu kompensieren; Schwachstellen werden so vermieden (Abb. 5). Mechanische Einwirkungen auf Korrosionsschutzsysteme sind vielfältig, selten jedoch wie abgebildet 12

13 4 Richtlinie der Verbände zu Duplex-Systemen 5 Ergänzende Literatur Da die Normung den Bereich der Duplex-Systeme nicht in allen Belangen umfassend behandelt hat, haben die Korrosionsschutz-Fachverbände eine gemeinsame Richtlinie erarbeitet, die zentrale Informationen zu Duplex-Systemen zusammenfasst. Die Richtlinie zum Beschichten von feuerverzinkten (stückverzinkten) Stahlteilen mit Flüssigbeschichtungsstoffen und Pulverbeschichtungsstoffen stellt den für die Praxis abgesicherten Kenntnisstand dar. Die Richtlinie wurde in einer gemeinsamen Arbeitsgruppe von Fachleuten folgender Verbände erarbeitet: Duplexbeschichtete Plastik Impuls der Metallbildhauerin Cornelia Weihe Bundesverband Korrosionsschutz e. V., Köln Deutscher Stahlbau Verband e. V, Düsseldorf Industrieverband Feuerverzinken e. V., Düsseldorf Verband der Lackindustrie e. V, Frankfurt. Die Richtlinie wird mit freundlicher Genehmigung der vorstehend genannten Verbände nachfolgend unverändert abgedruckt. Sie sollte Anwendung finden für Stahlbauten innerhalb des Geltungsbereiches der DIN EN ISO (Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme), sie kann jedoch sinngemäß auch auf das Beschichten anderer feuerverzinkter Stahlteile angewandt werden. Diese Richtlinie geht auch auf praxisbewährte Beschichtungssysteme ein, die in DIN EN ISO für Duplex-Systeme nicht ausdrücklich empfohlen werden. Im Einzelfall ist zu prüfen, ob der Einsatz solcher Systeme auf Grund geltender Vorschriften zulässig ist. Schubert, P.; Schulz, W.-D.; Katzung, W.; Rittig, R.: Struktur und Eigenschaften von Feuerverzinküberzügen, Metall 53 (1999) 5, S. 260 ff. Knotkova, D.: Aktuelle Erkenntnisse von Zink und Zinküberzügen; Beratung Feuerverzinken, 4. Deutscher Verzinkertag, Köln, 1995 Schmidt, R.: Duplex-Systeme: Feuerverzinkung und Beschichtung; WEKA Praxishandbuch Korrosionsschutz durch Beschichtungen und Überzüge, April 1999, WEKA, Augsburg Schubert, P.; Schulz, W.-D.; Katzung, W.; Rittig, R.: Richtiges Sweepen von Feuerzinküberzügen nach DIN EN ISO Der Maler und Lackierermeister, (1999) 7, S. 479 Capell, A.; Kaiser, W.-D.; Öchsner, P.; Schmidt, R.: Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme, Verband der Lackindustrie e. V. und Bundesverband Korrosionsschutz e. V. Arbeitsblätter Feuerverzinken; 4.3 Feuerverzinken + Beschichten = Duplex-Systeme; Institut Feuerverzinken GmbH, Düsseldorf,

14 6 Anwendungsbeispiele Duplexbeschichtetes Mikrostrukturlabor, Universität Würzburg Duplexbeschichtetes Bike-Port, Hamburg Detail des teilweise duplexbeschichteten Parkhauses Rattenfänger-Rondell, Hameln 14 Duplexbeschichteter Musikpavillon im Bürgerpark in Offenburg

15 Gemeinsam herausgegeben von: INDUSTRIEVERBAND FEUERVERZINKEN Düsseldorf im Juni

16 16 I Anwendungsbereich Diese Richtlinie soll Auftraggeber. Planer. Berater, Feuerver:zinkungs- und Beschichwngsunternehmen sowie Herncller von Beschichtungsstoffen über den KorrOSIonsschutz von Stahlbauten, bestehend aus Feuerverzinkung plus Beschichtung (Duplex-Systeme) gemäß DIN EN ISO informieren. Stahlbauten im Sinne dieser Empfehlungen sind Stahlbauteile mit einer Materialdicke ;?: 3 mm, für die ein Tragsicher. heitsnachweis erforderlich ist. Im Bereich der Verzinkungsverlahren werden derartige Stahlbauten üb!icherweise durch Stückverzinken nach DIN EN ISO 1461 vor Korrosion geschont. Die nachstehende Richtlinie beschreibt Anforderungen und Prüfungen von Duplex-Systemen bestehend aus ZinkOberzügen und Beschichtungen ~us Flüssig Seschichtungsstoffen beziehungsweise Pulver Beschichtungss[Offen. Die Richtlinie ist bedingt anwendbar für Suhlbauten aus feuerverzinkten Teilen, die nach anderen Verfahren der Feuerverzinkung hergestellt werden ('z.b. für kontinuierlich feuerverzinktes Band und Blech gemä.ß DIN EN und DIN EN 10147). 2 Normen In dieser Richtlinie werden die folgenden Normen zitierl Sie sind stets in ihrer jeweils gültigen Fassung anzuwenden. ISO 725] Lacke und Anstrichstoffe - Bestimmung der Beständigkeit gegen neutralen Salzsprühnebel DINSOOl7 Klimate und technische Anwendung; Kondenswasser-Prüfklimate DIN Prüfung in Kondenswasser-Wechselklima mit schwefeldioxidhaitiger Atmosphäre DIN Salznebelprüfungen in ver$<:hied<lnen Natriumchlorid-lösungen DIN Lacke, Anstrichstoffe und ähnliche Beschichwngsstoffe; Salznebelprüfung an BeSChiChtungen DIN EN Kontfnuierlich feuerverzinktes Blech und Band aus weichen Stählen zum Kaltumformen, Technische Lieferbedingungen DIN EN Kontinuierlich feuerverzinktes Band und Blech aus Baustählen:Technische Lieferbedingungen DIN EN Anstrichstoffe: Abreißversuch zur Beurteilung der Haftfestlgkeit DIN EN ISO 1461 Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge (Stückverzinkenj DIN EN ISO 2]60 Nichtleitende Überzüge auf nichtmagnetlschen Grundmeullen - Messen der Schichtdicke - Wirbelstromverfahren DIN EN ISO 2409 Lacke und Anstrichstoffe: Gitterschnlttprilfung DIN EN ISO 2808 Beschichwngss[Offe: Bestimmung der Schichtdid<e DIN EN ISO ll] I Beschichwngss[Offe - Bestimmung der Bestindigkeit gegen feuchte, Schwefeldioxid enthaltende Atmosphären DIN EN ISO 6270 Lacke und Anstrichs[Offe Bestimmung der Beständigkeit gegen Feuchtigkeit (kontinuierliche Kondensation) DIN EN ISO bis 8 KorrosiollSschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme DIN EN ISO Schutz von Eisen- und Suhlkonstruktionen vor Korrosion: Zink- und AluminiumüberzOge: Leitfaden 3 Begriffe f Definitionen Die folgenden Begriffe sind im Zusammenhang mit der nachfolgenden Richtlinie von Bedeutung. Sie werden daher nachstehend definiert bzw. erlauterl. Soweit verfugbar, wurden die Definitionen bestehender Normen zu Grunde gelegt: Übe rzug I Beschichtung: Schichten au~ Metall werden Überzüge, Schichten aus Beschichtungsstoffen Beschichtungen genannt (siehe DIN 50902) Beschichtungs5toff: RGssiges oder pastenfbrmiges oder pul~erförmiges pigmentiertes Produkt, das, auf einen Untergrund aufgebracht, eine deckende Beschichtung mit schüo:enden, dekorativen oder spezifischen Eigenschaften ergibt. (siehe DIN EN ISO ) Beschichtungssystem: Gesamtheit der Schichten aus Beschichtungsstoffen, die auf einen Untergrund aufzutragen sind oder aufgetragen wurden, um Korrosionsschuu zu bewirken. (siehe D1N EN ISO )

17 H ydrobeschichwng: ßt:lchichtungen, die aus w"nerv~rdünnbaren Be.schichtungsStoffen hergestellt werden. Korrosiofl sschutzsystem : Gesamtheit der Schichten aus Metallen und/oder Beschichtungsstoffen, die auf einen Untergrund aufzutragen sind oder aufgetragen wurden, um Korrosion zu vermeiden. (siehe DIN EN ISO ) Duplex.System : Korrosionsschun-System, das aus einerverzinkung in Kombination mit einer oder mehreren nachfolgenden Beschichtungen besteht. (siehe DIN EN ISO ) W e ißrost: Weiße bis dunkelgraue Korrosionsprodukte auf... eninkten Oberflächen. (siehe DIN EN ISO ) Oberlläche nvorbereitung: Die Gesamtheit aller abtragenden Verfahren zur Vorbereitung einer Oberfläche (Beispiel: Beizen, Strahlen) zum Beschichten. (siehe DIN EN ISO ) O be rllächenvorbe handlung: Oie Gesamtheit aller Verfahren %Ur Vorbereitung einer Oberfläche, bei denen Umwandlungsüberzuge gebildet werden. (Beispiel: Phosphatleren) (siehe ISO 844") Sweep.St rahlen (Sweepe n): Schonendes Strahlen zum Zwecke der Reinigung und Aufrauhung von Oberflächen. (siehe DIN EN ISO ) 4 Anwend.ungsbereich und Zweck von Duplex-Systemen Duplex-Systeme, bestehend aus Feuerverzinkung + Beschichtung, werden eingesent, wenn die nachfolgen. den Gesichtspunkte besonders beachtet werden müs' sen: Lange Schutzdaue r : Die Schundauer von Duplex Systemen ist im Regelfall deudich länger als die Summe der jeweiligen Einzelschundauer des Ziflkuberzuges und der Beschichtung. Man spricht hier von einem Synergie-Effekt. Der ~ich einstellende Verlängerungsfaktor liegt. le nach System zwischen etwa 1.2 und 2.5. Farbliche Gestaltung: Zusänlich zum metallischen Zinküberzug ist es bei Duplex.Systemen möglich, die gesamte Palette der farblkhen Gestaltung durch BeschiChtungen zu nunen. SignalwirkungITar nung/anpanung: Bt<i ma"dl~" Objekten in ~ine filrbliche Kennzeichnung tur Warnung oder Identifikation erforderlich. Mit Hilfe von geeigneten Beschichtungsstoffen kann auch eine Anpassung von Objekten an die Umge. bung oder ein Tarneffekt erreicht werden. Das Duplex System kommt der Forderung nach Korm Slonsschutt ab Werk entgegen. Es ermögikht, sowohl die Feuerver-tinkung als auch die Beschichrungs:arbeiten unter defioien:en und optimalen Bedinguogen in der Werksta.tt durchnlführen. Arbeiten auf Baustellen und Einftüsse durch Witterung und Tt'ITlpCr.ltur wef"den minim1ert. Die korrosive Belastung in Westeuropa ist in den len ten Jahren infolge eines verringerten Schadstoffgehal. tes der Atmosphäre deudich zurückgegangen. Im Minel beträgt der Korrmionsabtrag von Zink etwa I ~m/ a. Die Folge da\lon ist eine erheblich l:ingere Schuttdauer von Zinküberzügen, wodurch in manchen Fällen der Einsatz von Duplex.Systemen zur Verlänge. rung der Wirksamkeit des Korrosionsschunes nicht rwingend erforderlich ist. Eine zunehmende Bedeu tung hat aber die architektonische und farblkhe Gestaltung von Stahlbauteilen. Bei verzinktem Stahl ist dies nur durch zusätzliche BeSChichtung möglich. DasAutbrlngen geeigneter Beschichtungen ist auch dann zweckmäßig. wenn in bestimmten Fällen der Eintrag von Zink in die Umgebung vermieden werden muß Aufbau und Eigenschaft von Duplex-Systemen Allgem eines Das Ziel \Ion Duplc)( Systemen. ein langandauernder Korrosionsschun wird erreicht, wenn beide Partner im System ihre Funktion erfüllen und optimal aufein ander abgestimmt sind. Dabei kommt der Auswahl geeigneter ßeschichtungs. stoffe für die ein. oder mehrfachen Beschichtungen besondere Bedeutung zu. Diese mussen bestimmte anwendungsbedingte Eigenschaften. LB. UV Stabilil.ät, Chemikalienbeständigkeit. DIffusionsdichte etc. besit zen. Voraussetzung fur einen langfristigen Schutz ist aber insbesondere eine einwandfreie Und langdauernde Haftfestigkeit auf der Feuerverzinkung. Es sollten grundsänlich nur solche Systeme verwendet werden. die sich auf einer Stückverzlnkung gemäß DIN EN ISO 1461 In Eignungsprüfungen nachweislich bewährt!"laben. (siehe Abschnitt 8) 5.2 Feuerverzinkung Feuerverzinken ist ein Schmelttauchverfahren. bei dem Konstruktionsteile, Werknücke oder Bleche aus Stahl durch Eintauchen in eine nunlge Zinkschmeite mit einem Zink bzw. Zinklegierungsübenug versehen werden. Die Anforderungen und die Prüfung der Stückverzlnkung sind in DIN EN ISO t "61 festgelegt. 17

18 Dicke von Zinkübe rzüge n Gemäß DIN EN ISO liegt die Mindestschichtdicke von Zinküberzügen zwischen 45 und 85 IJm. In der Praxis sind die Zinkiiberzüge in Abhängigkeit von der 5tahlzusammensetzung. Materialdicke. Tauchdauer und anderen Parametern jedoch deutlich dicker. Mindest-Überzugsdicken nennt Tabelle 1.ln der Praxis können auch höhere Schichtdickenwerte vereinbart werden. Im V~,rtaufe der Bewiuerung bilden sich auf der Oberfläche von Zinküberzügen Korrosionsprodukte. die liberwiegend aus Zinkoxid und basischem Zinkcarbonat bestehen. In Abhängigkeit von der ehemisch,~n Zusammensetzung des Zinküberzuges von der kclrroslven Belastung und ihrer Dauer können sich im Verlaufe der Zeit weißliche bis graue oder auch bräunl iche Korrosionsprodukte bilden. Materialdicke (mm] Schichtdicke (~m] < 1,5 2:1,5 bis< 3 2:!3bis<6 '6 2:45 2:55 2:70 2:85 Tabelle I: Mindestdicken von Zinküberzügen (DIN EN ISO 1461 ) Eige nschaften von Zinkübe rzügen In Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung des zu verzinkenden Stahles und der Masse des Stahlteils bildet sich der Zinküberzug unterschiedlich aus (Abb. I). Zinküberzüge können aus einer Eisen Zink-legierungsschicht und einer darüber liegenden sog. Reinzinkschicht bestehen (silbriges Aussehen). ebenso aber auch durchgängig aus Eisen-Zink Legierungsschichten. Diese haben ein graues Aussehen und sind geringfügig rauher als silbrige Zinküberzüge. Korrosionsschutzunterschiede zwischen diesen möglichen Variationen bestehen bei atmosphlirischer ßewitterung nicht. ßeide sind als Untergrund filr eine nachfolgende Beschichtung geeignet.. ~ Abb. lb Zinküberzüge nach DIN EN ISO 1461 auf unterschiedlich SI-haltigem Stahl. metallographischer Querschliff in der Vergrößerung 200: I,geätzt Abb. I a) mit ausgeprägter Rein-Zinkschicht Abb. I b) mit durchgewachsener Eisen-Zink legierungsschicht 5.23 Anforderungen gemäß DIN EN ISO 1461 OIN EN ISO 1461 enthält in Bezug auf Duplex Systeme folgende Aussagen: Im Nationalen Beiblatt zu DIN EN ISO 1461 wird darüber hinaus noch auf folgend es hingewiesen: Es empfiehlt ~;ich, für Duplex-Systeme einen Zinküberzug mit dem Kurzzeichen "t Zn k" zu bestellen. damie in der Feuerverzinkerei keine Nachbehandlung durchgeführt wird. die die Haftfestigkeit nachfolgender Beschichtungen nachteilig beeinflusst. Abb.la 18

19 Abschnitt Ausbesserung Wenn gesonderte Anforderungen vereinbart werden. "LB. das Auftngen zusäalicher Beschichtungen. müssen zuvor Abstimmungen zwischen Auhraggeber und Verzinker über die Art der Ausbessel'\Jng erfolgen. Abschnitt A.2. Zusätzliche Informationen Die nachfolgenden Punkte können zum Teil von Bedeutung sein; falls la, mussen sie vom Auftraggeber. soweit verfügbar. von ihm festgelegt oder näher bezeichnet werden ".. Falls der ZinkOberzug nachbehandelt oder zusäalich beschichtet werden soll ". Abschnitt C.4 - N achbehandlung Um die mögliche Bildung von Weißrost iluf der Oberfläche zu vermeiden, können Teile, die nicht beschichtet werden. einer speziellen Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Falls die Teile nach dem Feuerverzinken beschichtet werden. muss der Auftraggeber dils Feuerverzin kungsunternehmen hierüber zuvor informieren. Zu AnhangA.2 - Kurzzeichen Uberzug DIN EN ISO t Zn b sowie Überzug DIN EN ISO t Zn k. Das Kurzzeichen "t Zn b" steht für das "Feuerverzinken und Beschichten". das Kurzzeichen "t Zn k" steht für Feuerverzinken und "keine Nachbehandlung vornehmen". Zu Abschnitt C.4 - Nachbehandlung Zinküberzüge werden UbHcherwelse n1cht nachbe handeil Werden keine gesonderten Vereinbarun gen hierzu getroffen, bleibt es dem lieferer über lassen. ob und ggf. welche Art der Nachbehandlung er wählt (Kurzzeichen t Zn 0). Sollen feuerverzink te Stahlteile nachträguch beschichtet werden (Duplex-Systeme). ist dei' Verzinkungsbetrieb dar auf hinzuweisen. dass er keine Maßnahmen ergreift, die das Haftvermögen und die Eigenschaften der Beschichtung negativ beeinflussen. In diesen Fällen ist das Kurzzeichen "t Zn k" (keine Nachbehandlung) zu verwenden. 5.3 Beschichtungsstoffe/ Beschichtungen fur Duplex-Systeme Allge meine Hinweise: Flüssig- und Pulver Beschichtungsstoffe Beschichtungen für Duplex.Systeme werden mit Flüssig-Beschichtungsstoffen und Pulver.Beschichtungsstoffen unterschiedlicher B l ndemittelb~sis hergestellt. Im technischen Rahmen der ausgewählten Bindemittelbasis können sie den Oberllächenvorbereitungs- und Applikationsverfahren sowie den Trocknungs- und Aushärtungsbedingungen angepasst werden. Während Flüssig.Beschichtungsnoffe bei üblichen Umgebungsbedingungen trocknen bzw. aushärten. müssen Pulver.Beschlchtungsstoffe grundnalich thermisch ausgehärtet werden. Flüssig-Beschichtungsstoffe für den Korrosionsschutl enthalten flüchtige Anteile (organische lösemittel oder Wasser). Pulver-8eschichtungsstoffe werden ~Is trockenes, rieselfähiges Pulver appliziert und enthalten praktisch keine flüchtigen Anteile. Eigenschaften der Beschichtungen wie Thermoplastizität. Härte, mechanische Widerstandsf:ihigkeit. UV Subilität, Temperatur- und Chemikalienbesündigkeit u.a. werden wesentlich vom Bindemittel bestimmt. Die Charakterisierung der Beschichtungsstoffe und Beschichtungen durch Angabe der Bindemittelbasis ist daher in der Praxis und Normung sinnvo ll und auch üblich. Maßgeblich für die Eignung in Duplex-Systemen ist aber insbesondere die spezielle Formulierung mit optimaler Abstimmung geeigneter Bindemittel aus einer Vielzahl von Möglichkeiten innerhalb der Bindemittelklassen und der Pigmenn:usammensetzung. Je nach Anwendungsfall werden Grund. Zwischenund Deckbeschichtungen oder auch Deckbeschichtungen direkt eingesettt. Beschichtungen auf Zinküberzügen erfordern in der Regel keine aktive Pigmentierung. Diese kann aber eingeseat werden und in speziellen Fällen auch vorteilhaft sein. Die Beschichtungsstoffe und Ihre Applikation für ein Beschichtungssystem müssen aufeinander abgestimmt sein. Die Materialien sollten nach Möglichkeit von einem Hersteller st:lmmen. Für Duplex-Systeme dürfen nur Beschichtungsstoffe eingesetzt werden. für die eine BesÜtigung des Herstellers Ober deren Eignung auf einer Feuerverzinkung vorliegl Optlmal fo rmulierte Beschichtungsstoffe ergeben Beschichtungen mit gute!' Haftfestigkeit. Die Anforderungen an die Obcrlliichenvorbereitunglvorbehandlung sind abhängig vom Beschichtungsstoff. 19

20 Flüssig- Pulve... Beschich1tungsstoff Applikation Trocknung Härtung Streichen, Rollen Spritzen Je nach Typ physikalische oder chemische Reaktion Elektrostatisches Sprühen thermische Aushartung durch chemische Reaktion Beschichltung bei I SO bis 220 Q C (fest und ft~stha ft e nd ) Flüssig- und Pulver-Beschichtungsstoffe sind in den Tabellen 2 und 3 aufgeführt. Epoxidhan-Beschichtungen mit hoher mechanischer Widerstandsr<ihigkeit und guter Chemikalienbeständigkeit werden wegen ihrer typischen Kreidung bei UV-Einwirkung bevonugt im Inneren von Gebäuden. bei Freibewitterung in der Regel zusammen mit UVstabilen Deckbeschichtungen eingesetzt. Die Farbtonstabilität und sonstigen Eigenschaften werden von der Bindemittelbasis. ganz besonders aber durch die Formulierung der Fabrikate bestimmt. Hinweise können den Technischen Informationen der Hersteller emnommen werden Spezie lle Hinwe ise für Flüssig-Beschichtungsstoffe Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, werden für Duplex Systeme Flüssig-Beschichtungsstoffe mit unterschiedlicher Bindemittelbasis und Filmbildl.lng eingesetzt. Einkomponenten (I K) - Beschkhtungsstoffe: Derartige Beschichtungsstoffe auf Basis thermoplastischer Bindemittel, wie PVC und Acrylhan trocknen physikalisch durch Verdunsten der flüchtigen Ameile. Insbesondere bei erhöhter Temperatur sind die damit hergestellten Beschichtungen weicher und plastischer als die che~misch vernetzten Beschichtungen aus 2K-Reaktions-Beschichtungsstoffen. Flüssig.Beschichtungsstoffe Art der Filmbildung Bindemittel-Basis Kurzzeichen Flüchtige Anteile 1 K-Beschichtungsstoffe Acrylhane AY org. lösemittel I, physikalisch trocknend Acrylharze AY Wasser 'I physikalisch trocknend (durch KoaIeszenz) Vinylchlorid-Copolymere PVC orig. lösungsmittel physikalisch trocknend 2K.Beschichtungsstoff'e Epoxidharze EP org. lösemittel 11 Härtung durch chemische Heaktion EP + Polyaminverbindungen EpoxidharzJKombinationen EP/Kohlenwasserstoffharze + Polyaminverbindungen EP/Kombi org. l ösemittel " Härtung durch chemische Reaktion/physikalische Trocknung Polyurethanharze PUR org. lösemittel '! Härtung durch chemische Reaktlon Acrylharze + aliphatisches Polyisocyanat " unterschiedliche Zusammensetzung. abgestimmt auf Bindemittel, Appl ikations- und Trockmmgsbedingungen ~ geringe Anteile organischer l ösemittel technisch erforderlich 20 Tabelle 2: Bindemirrelbasis und Filmbildung der hauptsächlich eingesetzten Flüssig-Beschichtungsstoffe für Duplex-Systeme.

21 Bei den lösemittelhaltlgen PVC- bzw. Ac;rylharzsystemen ist die Filmbildung rl!versibel. d.h. die Besc;hichtungen werden vom lösemittel des Beschichtung!>Sloffes angelost. Mit Beschichtungntoffen ~uf Basis von Im Wasser dispergierten Acrylhanen werden Beschichtungen mjt sehr guter Hart(estigkeit und Dauerelastizität erzielt. Diese Beschichtungsstoffe enthalten im wesentlichen Wasser als flüchtigen Antei1. so ent stehen lielne bzw. nur geringe lösemittelemissio nen. Oie Filmbildung erfolgt durch Verdunsten des Wassers und Koaleszenz (Verschmelzung der Potymerteilchen) des dispergierten Bindemittels und ist nicht reversibel. PulverbeschIchtungsstoffe Blndemlttel- Kurz- Flüchtige Art der basis ::r.eic.hen Anteile Filmbildung Epo:o'dt>arz EP Keine Chemische Reaktion Epo:oid Poty- EP/SP Keine durch t!~lerl\iln thermische Aushärtung Polyenerhan: SP Keine bei C (je nach Typ) Polyu~thm- PU, Kelnll ~r härtendes Ideine Mengen Polyaslerhan: Caprol;cllIm Tabelle 3: Bindemittelbuis und Filmbildung der h~uptsachlich eingesenten Pulverbeschichtungsstoffe Zweikompone nte n (2K) - Beschfc htungsrtoffe: In diesen Reaktions-Beschlchtungsstoffen reagieren 'Zwei unterschiedliche Komponenten miteinander. eine sog. Stamm komponente und eine Härterkomponente (2K-Beschichtungsstoffe). Die beiden Komponenten werden getrennt gelreferl. erst kurz vor der Veral'beltung gründlich im vorgegebenen Verhaltnis gemischt und innerhalb der vom Hersteller angegebenen 'Topfzeit" verarbeitet. Sie bilden nach Verdunsten der fluchtigen Anteile durch chemische Reakt10n die Beschichtung. Je nach Kombinationspartner ergeben sich Beschichtungen mit unterschiedlicher Vemenung, Härte. UV-Stablllt5t usw.. die im Gegen~n zu phy_ sikalisch trocknenden Bindemitteln nicht löslich und nicht thermoplastisch sind. Zweikomponenten BeschlchtUngen sind daher mechanisch stabiler: Die Applikation der BeschichwngsSloffe erfolgt in der Regel durch Streichen. Rollen und Sprinen. Hauptsächliches Sprinverfahrl!n ist das Airlessoder Airmix-Spriuen manuell, bei der Beschichtung im Werk auch in automatischen Anlagen Spezielle Hinwe ise für Pulve... Beschicht ungsstoffe Benuttt werden rast ausschließlich duroplastische Bindemittel: Epo:oidh'::JI"zpulverlacke zeichnen sich in der Regel durch besonders gute Hllfdestigkeit und Chemikalien- und Korros,onsbestandigkeit aus. Epo:oid-Polyesterharzpulverlacke sind oft sehr wirtschartlich. Polyesterharzpulverlacke sind für die Außenbewiuerung geeignet. Weniger haufig werden die ebenfalls außenbesdndigen Polyurethanpulverlacke sowie Thermoplaste, wie z.b. PVC eingesent. Die HaftfeSligkeit von Pulverbeschichtungen auf feuerverzinktem Stahl wird maßgeblich vom Oberflächen zustand und damit von der Oberllächenvorberl!itung bzw. vorbehandlung bestimmt. Da Pulverfacke zur Filmbildung und zur Aushärtung bei C eingebrannt werden müssen. kann es durch Ausgasung aus dem Zinküberzug teilweise zu visuellen filmstörungen wie Blasen, Kratem etc. kommen. Hier hat sich die Verwendung von entsprechend additivierten t'ulverlacken bewährt. um dieses Problem :tu minimieren. TeilweIse werden diese Additive auch er$[ beim Beschichter nach Herstellerangaben dem Pulverlack zugefügt. Auch durch Tempern bei Einbrenntemperatur oder das Aufbringen von zwei Schichten Pulverlack kann das Aussehen verbessert werden. bei Ausgasungen auch durch Swcepen. 6 Hahfestigkeit de r Beschichtung auf de r Fe ue rve rzinkung Eine einwandfreie Hahfestigkei[ der Beschichtung auf der feuerverzinkung ist Vorauucnung für Duplex Systeme mit langer Haltbarkeit. Wird von allen Beteiligten der Stand der Technik konsequent beach. tet, erzielt man hervorragende Ergebnisse. So. wie sich Feuerverzinkung und Beschichtung bel Verwendung geeigneter Beschichtungsstoffe und Einhaltung der technischen Regeln optimal ergänzen können, können sie sich andernfalls auch deutlich negativ beeinflussen. Die meisten der Immer wieder vorkommenden Schäden durch ungenügende Hafdestigkeit können sehr einfach vermieden werden, wenn die Oberfläche der Feuerverzll1kung und du Beschlchtungssystem aufeinander abgestimmt sind. Dieses kann erlolgen durch Beschic.htungsauswahl oder -modifizierung für eine vorliegende (definierte) VefZlnllungsoberlläche oder Herstellung der erforderlichen Verzinkungsoberflache durch Verfahrenstechnik oder Oberflachenvorberl!itung fur das vorgesehene Beschichtungs. system. Insbesondere bei Stückverzinkl.lng ist es zweckmäßig, die Prüfung der Haftfestigkeit der Beschichtung auf Teilen oder PrLifplanen mit repr:isent.uiver Oberfläche vorzunehmen. Diese Prüfung in wesentlicher Bestandteil der Auswahl geeigneter BeSchichtungsstOffe. 21

22 Beschaffenheit und Vorberei~ tung (Vorbehandlung von Zinkoberflächen Oberfläche von unbewitterter Verzinkung Beim Stückverzinken von Ein:telteilen ist auch bei gleicher Schmelzzusammensen:ung und sachgemäßer Ausführung ein exakt definierter und gleichmäßiger Oberflächenzustand technisch nicht möglich. Die Oberfläche kann Unregelmäßigkeiten aufweisen, die das Auftragen nachfolgender Beschichtungen nkhteilig beeinflussen können. Beispiele für Unregelmäßigkeiten im Zinküberzug sind: Liufer oder Bereiche mit hohen Schichtdicken Unverzinkte Stellen und Poren unzureichende Hafdestigkeit zwischen Zink und Stahl Zinkspiuen anhaftende Zinkasche und Haruink Der Beschichter hat sich vor dem Auftragen von Beschichtungssyscemen durch visuelle Prüfung vom Zustand des Zinküberzuges und seiner Eignung als 8eschichtungsträger zu überzeugen. Bei der Lagerung nach dem Feuerverzinken reagiert die frische Zinkoberfläche mit der umgebenden Aunosphäre. Es bilden sich Zinkoxide. Zinkhydroxide und teilweise auch Zinkcarbonate (Weißrost).Weil sie die Haftfestigkeit von Beschichtungen negativ beeinnussen können. ist zumindest vor der Anwendung üblicher Z weikomponenten-fi üssigbesch ichtu ngsstoffe sowie generell vor einer Pulverbeschichtung eine vollständige und zuverlässige Entfernung dieser Oberflächenbeläge erforderlich. Zinkoberflächen zum Pulverbeschichten sind unminelbar vor dem Beschichten zu phosphatieren. zu chromatien!n oder zu swt:!epen. 7.2 Oberfläche von bewitterter Feue rverzinkung Im Laufe der Lagerung nimmt die Dicke der sich bildenden Oberflächenbeläge (Weißrost) zu. die aulkrdem je nach Umgebungsbedingungen und Zeitdauer. wt:!itere Rea ktionsprodukte 1. B. Zinksulfat. Zinkhydroxid. Zinkchlorid u. a. enthalten können. Unter Weißrost versteht man die Gesamtheit aller dieser Beläge. Weißrost bildet sich Insbesondere bei Einwirkung von Kondenswasser und bei ungenügender Belüftung stückve~nkter Teile. Bei Zinküberzügen mit durchgewachsener Eisen-Zink-lcgicrungsschicht kann durch OKidation der Eisenbestandteile eine Braunfarbung eintreten. Alle diese ZinkkorTosionsprodukte müssen je nach Beschichtungs.system und -verfahren weitgehend bzw. n!stlos entfernt werden. Die hierfür in Betracht kommenden Verlahn!n der Oberflächenvorben!itung sind von Art und Menge der Verunreinigungen abhängig. 7.3 Ve rfahren der Oberfläche n vorbere itung/-vorbehand lung von stückverzinkten Stahlbauteilen Als Oberflächenvorben!itung werden Arbeitsverfahren bezeichnet. die zur Entfernung artfremder Verunreinigungen. z. B. Fett. Öl und sonstigem Schmuu sowie arteigenen Schichten. z. B. dünne Oxidschichten. Weißrost und sonstige Zinkkorrosionsprodukte dienen. Um eine definierte Oberfläche zu erhalten. auf der eine Beschichtung zufriedenstellend haftet. sind feuerverzinkte Oberflächen deshalb i. d. R. vor einer Beschichtung vorzubereiten. Tabe lle 4: Art und Anwendung von Oberflächenvorbereitungs-' vorbehandlungsverfahren. Im Einzelnen ist zu den genannren Verfahren Folgendes auszuführen: 22 Oberflächenvorbereitungsl Bei Bej Flüssig- Pulver- Bemerkungen -behandlungsve rfahren Applikation Applikation Beschichtung beschichtung imwer1c: auf der nach OIN EH (Werk) Baustelle I Ohne Abwaschen Entfetten IlUr für Idei~e... Flithen Abbürsten Reinigen mit Wasser Druckwasserstrahlen Sweepen SWei!~il1&ungen ammoniakal. Netzmittelwäsche (ANW) Chromatieren Phosphatieren geeignet mit Einschränkungen geeignet - nicht geeignet ~'W IIIJr filr kteloere FlIehen. Arbe<usdlun beathle!1