Informationsblatt zur Untergrundvorbehandlung von verzinkten Untergründen und korrekter Materialauswahl Bei der Beschichtung von feuerverzinktem Stahl treten immer wieder Probleme auf, die Anlass zu einer Reklamation geben, jedoch nicht im Verantwortungsbereich des Lackherstellers zu suchen sind. 1. Qualitätsprobleme durch Weißrost Bereits nach relativ kurzer Einwirkung von Luftsauerstoff, Wasser (Kondenswasser) sowie Luftverunreinigungen wird die Zinkoberfläche unansehnlich, d.h. es bildet sich ein weißlichgrauer Korrosionsbelag und die Oberfläche wird stumpf, wodurch sich Fette, Öle und Verunreinigungen leicht ansetzen können. Dieses wird als Weißrost bezeichnet. Für eine nachfolgende Beschichtung ist Weißrost unbedingt zu entfernen. In vielen Fällen ist der Haftverbund von Beschichtungen auf feuerverzinkten Stahloberflächen ungenügend. Hauptursache dafür ist das Vorhandensein von Weißrost auf der verzinkten Stahloberfläche. Nicht entfernter Weißrost kann bei forcierter Trocknung oder Einbrennen der Lackschicht eine thermische Zersetzung zur Folge haben, wodurch Wasser, CO2 und SO2 entstehen kann. Diese Spaltprodukte verhindern eine gleichmäßige Vernetzung der Lackschicht. Die Folge sind Oberflächenstörungen in der vernetzten Lack Oberfläche in Form von Blasen, Kratern und Poren. 2. Qualitätsprobleme durch Verwendung nicht verzinkungsgerechter Stähle Während des Eintauchens der metallisch reinen Stahlteile in das schmelzflüssige Zink bei etwa 450 C bildet sich auf der Stahloberfläche eine mehrschichtige Eisen-Zink-Legierung. Diese Legierungsschicht wird beim Herausziehen der Stahlteile mit einer Schicht reinen Zinks überdeckt. Die Ausbildung dieser verschiedenen Legierungsphasen wird stark durch den Silciumgehalt des Stahles beeinflusst. Bei einem Si-reichen Stahl bildet sich die Zinkschicht besonders stark aus, die porig harte Zeta Schicht ist sehr dick und reicht teilweise bis zur Oberfläche. Die Reinzinkschicht (Eta Schicht) fehlt dann meistens, wodurch dieser Zink-Eisen Legierungsaufbau mit größter Wahrscheinlichkeit ausgasen wird. Bei Temperatureinwirkung entweichen diese Gase aus dem Zink Eisen Legierungsgefüge und verursachen Lack Oberflächenstörungen. Besonders starke Ausgasungserscheinungen treten bei der Verwendung von Stählen mit einem Si-Gehalt zwischen 0,03 und 0,12 % auf. Bei Stählen mit niedrigen Si-Gehalten hat der Phoshorgehalt eine wesentliche Beeinflussung auf Ausgasungserscheinungen. Vorbeugende Maßnahmen: - Einsatz von verzinkungsgerechten Stählen durch den Konstrukteur oder Metallbauer - die Feuerverzinkerei muss Kenntnis von einer anschließenden Beschichtung haben - zur Vermeidung von Weißrostbildung: für eine gute Belüftung sorgen - Teile so lagern und transportieren, dass Regenwasser gut ablaufen und abtrocknen kann - Taupunktunterschreitungen (und damit die Bildung von Kondenswasser) vermeiden
Untergrundvorbehandlung >Sweepen< - Was ist das und was muss man dabei beachten? Vor der Beschichtung von feuerverzinkten Teilen muss eine Oberflächenreinigung erfolgen. Die ideale Oberflächenreinigung erfolgt durch möglichst leichtes Strahlen der Zinkoberfläche unter Verwendung eines nichtmetallischen, kantigen Strahlmittels. Mit der Reinigung erfolgt gleichzeitig eine Aufrauhung und Aktivierung der Oberfläche. Das Sweepen ist das sicherste Oberflächenvorbereitungsverfahren und grundsätzlich generell anwendbar. Nach DIN EN ISO 1461 (Durch Feuerverzinken auf Stahl aufgebrachte Zinküberzüge) [Stückverzinken] wird das Sweepen als höhere mechanische Beanspruchung eingestuft, sodass höhere Anforderungen an die Haftung des Zinküberzuges und damit an die Ausführung der Feuerverzinkung gestellt werden. Zur Sicherung einer möglichst niedrigen mechanischen Belastung mit hohem Effekt der Oberflächenreinigung sind folgende Ausführungsparameter erforderlich: - Strahldruck = 0,4 Mpa - Auftreffwinkel des Strahlmittels ca. 45 - Abstand der Düse von der Oberfläche 0,5 bis 0,8 m - Strahlmittel im Korngrößenbereich von 0,2 bis 0,5 mm - überwiegend angewendete Strahlmittel Kupferhüttenschlacke (MCU) oder Schmelzkammerschlacke (MSK) nach DIN 8201, Teil 9. Bei der Ausführung ist zu beachten: - Mit den genannten Ausführungsparametern erfolgt ein Zinkabtrag von 10 bis 15 µm. Die Schichtdicke des Zinküberzuges muss deshalb über den erforderlichen Schichtdickenvorgaben der DIN EN ISO 1461 liegen, damit nach dem Sweepen die Toleranzgrenzen noch eingehalten werden. - Zinkabplatzungen beim Sweepen sind zu vermeiden. Nicht vermeidbare Zinkabplatzungen sind wie Verzinkungsfehler nach DIN EN ISO 1461 auszubesseren durch Spritzverzinkung oder Beschichtung mit geeigneten Zinkstaubgrundbeschichtungsstoffen. Zu beachten ist, dass vorliegende, mit Beschichtungen ausgebesserte Fehlverzinkungen durch das Sweepen freigelegt werden und erneut ausgebessert werden müssen. Die Summe von Fehlverzinkungen und unvermeidbaren Zinkabplatzungen sollte die zulässige Größenordnung nach DIN EN ISO 1461 nicht überschreiten. - Vor der Beschichtung ist der Strahlstaub von der Oberfläche zu entfernen. - Die Beschichtung sollte unmittelbar nach dem Sweepen, spätestens innnerhalb von 20 Stunden, erfolgen. Eine Zwischenbewitterung (Freibewitterung) ist auszuschließen. - Um das Haftvermögen des Zinküberzuges am Stahluntergrund nicht zu überfordern, kann darüber hinaus ein gegenüber schwarzem Stahl vergrößerter Strahlabstand sinnvoll sein. Erfahrung ist hierbei vonnöten.
Weitere Art der Untergrundvorbehandlung: >Ammoniakalische Netzmittelwäsche< - Was ist das und was muss man dabei beachten? Der zu beschichtende verzinkte Untergrund ist in der Regel immer verunreinigt. Es finden sich ölige und fettige Verschmutzungen und eine Vielzahl wasserlöslicher Zinkverbindungen, die sich für Anstriche haftungsmindernd auswirken und vorgängig entfernt werden müssen. Fettund Ölspuren lassen sich gut mit organischen Lösemitteln entfernen. Haftungsmindernde Zinksalze werden damit allerdings nicht beseitigt. Info: Weissrost ist ein überwiegend aus Zinkhydroxid bestehender Belag und in der Regel das Ergebnis einer unsachgemässen, nassen Lagerung. Die englische Sprache trägt diesem Umstand Rechnung, indem sie für Weissrost den Ausdruck «wet-storage stain» («Nasslagerungsflecken») benutzt. Die Vermeidung der Schwitzwasserbildung und eine gute Belüftung sind deshalb die wichtigsten Massnahmen gegen die Entstehung von Weissrost. Leichter Weissrost beeinträchtigt die normale Gebrauchsfähigkeit feuerverzinkten Stahls in der Regel nicht, denn unter dem Einfluss des Kohlendioxids der Luft wird er normalerweise in schützende Deckschichten umgewandelt. Leichter Weissrost lässt sich zwar mit harten Nylonbürsten oder Drahtbürsten entfernen; dieses Verfahren ist jedoch nur notwendig, wenn zusätzliche Beschichtungen aufgebracht werden sollen. Bei starker, voluminöser Weissrostbildung ist die Gesamtoberfläche sorgfältig abzubürsten und mit reinem Wasser nachzuspülen. Je nach Ausmass der Schädigung kann die Aufbringung zusätzlicher Beschichtungen erforderlich werden. Bei sehr starker Weissrostbildung und gleichzeitigem Auftreten von Rost muss die betreffende Fläche sachgemäss ausgebessert werden. Ammoniakalische Netzmittelwäsche Für die handwerkliche Praxis hat sich seit den 1970er-Jahren die ammoniakalische Netzmittelwäsche verzinkter Oberflächen bestens bewährt. Viele Anstrichstoffhersteller bieten anwendungsfertige Zinkreiniger an. Der industrielle Anwender kann die Reinigungslösung auch selber ansetzen: 10 Liter Leitungswasser mit 0,5 Liter Ammoniakwasser (25%iger Salmiak) und 1 Esslöffel Spülmittel verrühren. Diese Lösung verteilt man gleichmässig auf der zu reinigenden Oberfläche und bearbeitet diese mit einem Schleifvlies, bis sich ein feiner, häufig gräulicher Schaum bildet. Nach einer Einwirkzeit von etwa 10 Minuten wird die Oberfläche gründlich mit Leitungswasser gespült. Nach vollständiger Trocknung der Oberfläche sollte nun umgehend mit dem Beschichtungsvorgang begonnen werden. Sonst bilden sich relativ schnell (kaum erkennbare) Zinksalze. Info: Bei bereits phosphatierten, elektrolytisch verzinkten Blechen, wie Sie häufig im Innenbereich zur Anwendung kommen, darf diese Netzmittelwäsche nicht angewendet werden. Die Gefahr, dass die manchmal nur wenige Mikrometer starke Schutzschicht abgeschliffen wird, ist zu gross. In diesen Fällen reicht eine gründliche Entfettung mit organischen Lösemitteln. In vielen Fällen kann die Vorbehandlung in der Werkstatt er folgen. Dann lassen sich auch alternative Reinigungsmethoden wie z.b. die Dampfstrahlreinigung mit Zusatz (Netzmittel, Alkalien) anwenden.
Zur Beachtung: Als ideale Vorbehandlung feuerverzinkter Oberflächen ist immer das im Vorfeld genannte und beschriebene Sweepen anzusehen. Deshalb sollten alle anderen Verfahren immer nur hilfweise zur Anwendung gelangen, insbesondere bei geplanten Einsatz- Korrosivitätskategorien oberhalb von C3. Zu beachtende Punkte vor der Beschichtung & Untergrundvorbehandlung Zunächst muss die verzinkte Schicht auf Beschädigungen oder Fehlstellen geprüft werden. Diese müssen gesondert behandelt bzw. nach entsprechender Vorbehandlung mit geeigneten Grundanstrichstoffen ausgebessert werden. Ausführliche Informationen liefert das BFS- Merkblatt Nr. 5. Allfällige Roststellen sind sauber auszuschleifen und mit einer geeigneten Grundierung (z.b. 2K-EP oder Kombination von 2K-EP + 2K-EP-Zink=) vorzustreichen. Ursachen für Applikationsmängel/Schäden auf verzinkten Untergründen Die Vielzahl der bekannten Anstrichschäden auf verzinkten Untergründen lassen sich auf die Verwendung ungeeigneter Anstrichsysteme zurückführen. Bei Anwendern ist der lösemittelhaltige Kunstharzlack auf Alkydharzbasis auch heute noch der Standardwerkstoff, wenn es um hochwertige Lackierarbeiten im Innen- oder Aussenbereich geht. Hinweis: Als überwiegend oxidativ trocknendes Anstrichmittel gehört der Kunstharzlack aber nicht auf verzinkte Untergründe schon gar nicht im bewitterten Aussenbereich bzw. dort, wo dauerhaft hohe Luftfeuchtigkeit auftritt. Werden Schadenfälle untersucht, so stellt man praktisch immer eine schlechte Haftung und eine starke Versprödung der Anstrichfilme fest. In Verbindung mit dem verzinkten Untergrund bilden sich Zinkseifen, die eine katalytische und damit beschleunigende Wirkung auf die Trocknung ausüben. Dies führt zu einer schnellen Trocknung, Aushärtung und beschleunigten Alterung der Anstrichfilme. Die Zinkseife hat zudem eine Antihaft-Wirkung. Reibt man mit dem Finger kräftig über eine Fläche, Grundsätzlich dürfen im Aussenbereich keine Beschichtungen verwendet werden, die trocknende Öle oder mit trocknenden Ölen und Fettsäure modifizierte Kunstharze enthalten. Diese reaktiven Bestandteile können selbst durch Grundierungen, die keine oxidativ trocknenden Bindemittel enthalten, diffundieren und zu Schäden führen. Es sind Fälle bekannt, wo dünnschichtig applizierte Zweikomponenten-Primer mit Alkydharzanstrichen überarbeitet wurden und es in Folge zu Anstrichabplatzungen kam Info zu >1-Komponenten Universalgrundierungen< 1K-Universalgrundierungen sind bei vielen Anwendern sehr beliebt, denn er kann vermeintlich mit einem Produkt praktisch alle Grundierungsprobleme lösen. Nicht alle Universalgrundierungen, die auch für verzinkte Untergründe angepriesen werden, sind nach den Vorschriften des BFS-Merkblatts Nr. 5 formulier t («Die Anwendung von so genannten Universal-Primern auf Alkydharzbasis u.ä. ist ausgeschlossen»).
Anfänglich haften diese Produkte ausgezeichnet. Doch obwohl sie häufig mit zugelassenen Decklacken überarbeitet werden, kommt es nach Bewitterung vielfach zu Anstrichschäden. Werden Universalgrundierungen verarbeitet, so sollte sich der Anwender vergewissern, dass das Produkt keine oxidativ trocknenden Bindemittel enthält. Hinweis: Generell und für anspruchsvolle Beschichtungsaufgaben im Besonderen empfehlen wir die Verwendung von >Wetterwart-2-Komponenten Epoxidharzgrundierung<. Nur hilfsweise können, ordnungsgemäße Vorbehandlung zwingend notwendig, 1K-Haftgrundierungen, z.b. >Wetterwart-Haftgrund AVZ< zum Einsatz gelangen. Applikationsmängel Bekanntlich sind Zweikomponentenanstrichstoffe, wie z.b. 2K-Epoxidharzgrundierungen und 2K-Polyurethandecklacke, jahrzehntelang bewährte Produkte für verzinkte Untergründe. Trotzdem können auch hier Schäden auf verzinkten Untergründen auftreten. Zum einen ist dies wohl auf die vermehrte Anwendung derselben zurückzuführen, zum anderen haben aber umfangreiche Schadensanalysen gezeigt, dass auch bei der Verwendung dieser hochwertigen Anstrichstoffe die Vorbehandlung des verzinkten Untergrunds mit derselben Sorgfalt er folgen muss wie bei Einkomponenten-Anstrichstoffen. Verbleibende wasserlösliche Zinksalze lösen osmotische Vorgänge aus, insbesondere dann, wenn die Schichtdicke zu gering ist (häufig der Fall auf waagrechten Flächen) bzw. der Anstrich mangelhaft ausgeführt wurde. Wichtig: Auch die Auswahl der korrekten und geeigneten Anstrichmittel führt nicht zum gewünschten Erfolg, wenn die Oberflächenvorbehandlung der verzinkten Fläche nicht sachund fachgerecht, z.b. gemäß den Ausführungen dieser Kundeninformation, durchgeführt wurde. Zusammenfassung Bei Einhaltung unserer vorgenannten Hinweise und Beachtung der Verarbeitungsparameter gemäß Datenblättern ist eine reibungslose Applikation und ordnungsgemäße Beschichtung sichergestellt. Bei Unklarheiten oder Bedingungen, die abweichend von unseren Vorgaben sind, bitten wir um vorherige Kontaktaufnahme, um Beschichtungsschäden oder Reklamationen im Vorfeld ausschließen zu können. SÜDDEUTSCHES LACKWERK ZELLE GMBH+CO.KG Juni 2009