Beiträge zur Entwicklung zinküberzugsfreier Pulverbeschichtungssysteme anstelle von Duplexsystemen
Entwicklung und Austestung von Korrosionsschutzsystemen für höchste korrosive Belastungen beim Pulverlackieren

Duplex-Systeme sind sehr verbreitete Beschichtungssysteme bei hohen korrosiven Anforderungen an Beschichtungsaufgaben. In den Oberflächentechnologien und ihren Normativen können hier noch Reserven erschlossen werden. Gegenstand des Projektes war  ein reduzierter Materialeinsatz durch den Wegfall des Zinks im Gesamtbeschichtungssystem bei gleichbleibendem bzw. verbessertem Korrosionsschutz. Das Projektteam stellte sich dieser Herausforderung und entwickelte im Laufe des Themas zinküberzugsfreie Pulverbeschichtungssysteme und konnte dadurch eine deutliche Verschlankung der Primäraktivitäten der Wertschöpfungskette erzielen. Ziel dieser technologischen Neuentwicklungen war, dass die im Projekt zu entwickelnden zinküberzugsfreien Dualsysteme höchsten korrosiven Beanspruchungen widerstehen und die Bedingungen der Korrosivitätskategorie C5  - I, Schutzdauer hoch nach DIN EN ISO 12 944-6 bzw. DIN 55633 erfüllen. Die projektseitig entwickelten zinküberzugsfreien Pulverlacksysteme tragen dazu bei, komplizierte und anspruchsvolle Beschichtungsaufgaben mit Pulverlacksystemen zukünftig auch ohne die Verwendung des Schwermetalls lösen zu können. Die Projektziele wurden damit erreicht.

Das Ziel des Projektes war die Entwicklung zinküberzugsfreier Pulverlacksysteme auf Stahl für höchste korrosive Beanspruchungen (Praxiseinsatz in der Korrosivitätskategorie C5I / C5M mit einer Schutzdauer von größer 15 Jahren) durch eine Verschlankung der Wertschöpfungskette. Im Rahmen des Projektes werden damit Korrosivitätskategorien fokussiert, die über den bisherigen Rahmen in der einschlägigen Pulvernorm DIN 55633 hinausgehen. Das Projektteam bestand aus zwei Forschungseinrichtungen und zwei KMU. Das Aufgabensplitting erfolgte zwischen den Projektpartnern entsprechend der Projektzielstellungen unter Vernetzung der Kompetenzen jedes Projektpartners dergestalt, dass einerseits im Labor hergestellte Proben und Muster und gleichbedeutend andererseits unter Praxisbedingungen hergestellte Muster in die umfangreichen Untersuchungen gleichermaßen einbezogen wurden. Im Projektfortschritt dominierten zuletzt die praxisseitigen Aktivitäten bei allen Projektpartnern (s. Anhang).
Aus den Normen DIN EN 12944-5 und DIN 55633  - Anhang A  - leiteten sich die im Projekt zu er-zielenden Rahmen-Anforderungen und Belastungen der neu zu entwickelnden  Pulverlacksysteme ab:
     Belastungen: 720   Stunden Kontinuierliche Kondensation nach DIN EN ISO 6270-1
     1440  Stunden Salzsprühnebeltest (NSS) nach DIN EN ISO 9227
Beschichtungen mit Schichtdicken ≤ 250 µm müssen dabei folgende Anforderungen erfüllen:
     Anforderungen:  vor Belastung:  Gitterschnitt-Kennwert ≤  1,  Schlagpr.
     nach Belastung: Gitterschnitt-Kennwert ≤  1,  Schlagpr.
     Blasengrad  0 (S0)
     Rostgrad  Ri0
     Rissgrad  (S0)
     Abblätterungsgrad 0 (S0)
     Korrosion am Ritz ≤  1 (mm)
Zu Projektbeginn wurde die gerätetechnische Basis zu den für die Projektbearbeitungen erforderlichen Belastungen und Prüfungen bei den beiden am Projekt beteiligten Instituten IKS und ZAFT geschaffen. Beim Projektpartner ZAFT wurde hierzu im Themenrahmen ein Gerät zum  Kondenswassertest nach DIN ΕΝ ΙSΟ 6270−1 konzipiert und gebaut (s. Anlage zu diesem Abschlussbericht).
Nach Bearbeitung der AP 1 und 2 durch die vier Projektpartner und Erstellung detaillierter Arbeitspläne wurden die AP 3 bis AP 14 in insgesamt acht umfangreichen Versuchsserien von den Partnern bearbeitet. Durch die Entscheidung der Projektpartner, die Arbeitspakete innerhalb von Versuchsserien zu bearbeiten, konnte der projektseitige Fortschritt zu den Arbeitspakete der Projektpartner und der langen Belastungszeiten vor allem beim NSS sinnfällig in Kongruenz gebracht werden. Für die Bearbeitung der zu Projektbeginn formulierten AP wurden also folgende acht nachfolgend charakterisierte Versuchsserien erarbeitet und durchgeführt. Die Zuordnung der AP zu den einzelnen Versuchsserien und deren Charakteristik erfolgt in der nachfolgenden Aufstellung. Die in den Versuchsserien verwendeten und neuentwickelten Pulvergrundierungen werden in der Anlage, Tabelle 2 charakterisiert.

In Versuchsserie 7 wurde eine ausgewählte Pulverneuentwicklung  - Grundierpulver Nr. 4  - für Referenzuntersuchungen eines Duplexsystems herangezogen. Torwerk Weimar beauftragte dazu die Firma Wiegel Feuerverzinkung, Jena. 10 Musterplatten der genannten Größe wurden in dieser Firma unter Praxisbedingungen feuerverzinkt mit einer Zinkauflage von ca. 100 µm. Die Zinkauflage wurde beim Verzinker fachgerecht verputzt und für die Pulverbeschichtung vorbereitet. Das genannte Pulversystem wurde noch am Verzinkungstag im Torwerk Weimar appliziert.
Zusätzlich wurde eine Versuchsserie von 10 Musterplatten im Torwerk Weimar unter Praxisbedingungen vorbereitet und spritzverzinkt. Auch diese Platten wurden noch am gleichen Tag mit der projektseitigen Pulvergrundneuentwicklung Nr. 4  im genannten System beschichtet. Sämtliche Platten dieser Versuchsserie wurden schließlich beim Projektpartner ZAFT belastet und geprüft.
Erwartungsgemäß verfehlten die feuerverzinkten Platten die Projektzielstellungen sehr deutlich. Die Spritzverzinkung des Torwerkes Weimar erzielte hingegen sehr gute Korrosionsschutzwerte. Die detaillierten Ergebnisse dieser Versuchsserie sind im Anhang aufgeführt.