Forschungsbereich

Primer & Chemische Oberflächenbehandlung

Klimabeständigkeit

Ausreichende Beständigkeit gegenüber anwendungstypischen klimatischen Einflüssen wie Feuchte, thermischen Beanspruchungen (Hitze, Kälte, Schnelle Temperaturwechsel) oder UV-Strahlung sind wichtige Voraussetzungen für die funktionale Eignung von Verbunden oder Beschichtungen. Die Prüfung dieser Klimabeständigkeit kann auf der Grundlage allgemein geltender Normen oder Vorschriften erfolgen. Sofern keine Normprüfungen vorgeschrieben sind, orientieren sich Art und Parameter der Klimabeständigkeitsprüfung an den geplanten Einsatzkriterien des jeweiligen Objektes bzw. an Vorgaben in Pflichtenheften.
Die Klimabeständigkeit wird in der Regel mittels Langzeittests mit definierter Parameterprogrammierung untersucht, wobei meist vielzählige Zyklen durchfahren werden. INNOVENT verfügt über umfangreiche technische Möglichkeiten, um eine breite Palette unterschiedlicher Klimaprüfungen abzudecken.

Für Klimabeständigkeits-Tests von Entwicklungsprodukten, Verbundteilen, Verklebungen, Beschichtungen usw. stehen verschiedene Wärmeschränke, Klimakammern, eine Temperaturschockkammer, ein Kondenswasser-Konstantklima Tester und kombinierte UV-Belichtungs- und Bewitterungsvorrichtungen zur Verfügung.
Neben standardisierten Prüfvorschriften ist es auch möglich, kundenspezifische Untersuchungen im Rahmen der Geräteparameter zu realisieren. Weiterhin eignet sich die vorhandene Prüftechnik für die Durchführung von Burn-In Prozessen.

Beispiele für mögliche Normprüfungen der Klimabeständigkeit
Kälte bis -75°C IEC 60 068-2-1
Wärme bis 300°CIEC 60 068-2-2
Feuchte WärmeIEC 60 068-2-78
Feuchte Wärme zyklischIEC 60 068-2-30
Temperaturwechsel
Na - mit festgelegter Überführungsdauer
im Bereich -75 °C bis 200°C(Temperaturschocktest)
Nb - mit festgelegter Änderungsgeschwindigkeit
im Bereich -75°C bis 200 °C
IEC 60 068-2-14 Na, Nb
MIL StD 883 D Meth. 1010.7, 1011.9
IPC-TM-650
Zusammengesetzte Prüfung
Temperatur/Feuchte zyklisch
IEC 60 068-2-38
Kondenswasser-Konstantklima TestDIN 50017

Weitere technische Details zu den einzelnen Prüfgeräten finden Sie in der Geräteübersicht der Klimaprüftechnik.

Entwicklungs- und Anwendungsbeispiele

Feuchte-, Kälte- und Hitze-Beständigkeit von beschichteten, metallischen Bauteilen

Dem Einfluss von unterschiedlichen Temperaturen und Feuchtigkeiten sind alle Bauteile im Außenbereich ausgesetzt. Abhängig vom Einsatzgebiet (z. B. Polarregion, Aquatorialklima, subtropisches Wüstenklima) können die Bedingungen über den Tag stark variieren oder auch relativ konstant sein. In der Regel erfolgen natürliche Veränderungen von Temperatur und Feuchtigkeit vergleichsweise langsam. Um solche Umgebungsbedingungen und Schwankungen nachzustellen, werden häufig Klimaprüfkammern verwendet. Damit können sowohl definierte Werte als auch Verläufe für die Temperatur und die Feuchtigkeit eingestellt werden. Wie auf der Abbildung zu sehen ist, kann es dabei auch zu einer Betauung oder Reifbildung auf der Oberfläche kommen.
Zur Simulation von starken Temperaturwechseln an Luft (z. B. Heiß- oder Kaltluft auf kalte oder heiße Oberflächen) steht uns ein Temperaturschockschrank zur Verfügung, der einen Temperaturwechsel in weniger als 3 s ermöglicht.

Der Temperatureinfluss macht sich meist durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung der verschiedenen Materialien als mechanische Spannung bemerkbar. Wenn diese Spannungen zu groß werden, treten Schädigungen am Material auf. Eine Vielzahl von Temperaturwechseln oder eine Steigerung der Wechselgeschwindigkeit führt zu einer Verstärkung der Belastung. Der Einfluss der Luftfeuchtigkeit kann sehr vielseitig sein. Beispielsweise kann kondensierendes Wasser in Spalten eindringen und beim Gefrieren diese vergrößern oder das Material kann Wasser aus der Luft aufnehmen, was zu einer Trübung führen kann.

Farbänderungen und Vergilbung von Beschichtungen unter Strahlungseinwirkung

Materialien sind im Außenbereich neben Temperatur und Feuchtigkeit auch der Sonnenstrahlung ausgesetzt. Die Intensität der auftreffenden Sonnenstrahlung ist von der geografischen Lage und von der Einbaulage (Himmelsrichtung, Neigung, Verschattung) abhängig. Die Sonnenstrahlung kann zu einer Schädigung des Materials führen, die sich z. B. durch eine Vergilbung oder Verfärbung abzeichnet.

Um den Einfluss der Sonnenstrahlung zu testen, setzt man die Proben direkt dem natürlichen Sonnenlicht aus. Dazu werden die Proben idealerweise z. B. nach Florida (viele Sonnenstunden, hohe Intensität) verbracht und im Freilandversuch bewittert. Dadurch kann man die notwendige Testzeit schon etwas verkürzen.
Ein wesentlich schnellerer Test ist bei uns über den Einsatz einer UV-Belichtungs- und Bewitterungsanlage möglich. Durch die hohe Strahlungsintensität (2 Sonnen = doppelte Intensität) wird die notwendige Bestrahlungszeit bereits halbiert. Eine weitere Beschleunigung ergibt sich durch die ununterbrochene Bestrahlung (keine Nachtphase), die in der Natur nicht stattfindet. Für vergleichbare Test-Ergebnisse ist somit eine wesentlich kürzere Prüfzeit notwendig.

Die Abbildung zeigt ein belastetes Probeblech (rechts) nach einer 211 h UV-Belichtungs- und Bewitterungsbelastung. Die darin enthaltene UV-Belastungszeit von ca. 200 h entspricht ungefähr 3500 h Sonnenscheinbelastung in Mitteleuropa (Referenzort ist dazu Sanary Sur Mer in Frankreich - Zeitfaktor hier 17,5). Die Vergilbung erfolgt nicht vollflächig, da der äußere Teil des Bleches bei der Prüfung abgedeckt ist. Um die Bestrahlungsauswirkungen zu verifizieren ist eine Referenzprobe (links im Bild) dargestellt.

Verbesserung der Beständigkeit von Holz

Je nach Anwendungsfall unterliegt Holz neben klimatischen Belastungen wie Feuchtigkeit, Frost, UV-Strahlung und Hitzebelastungen zusätzlich verstärkt biologischen Abbauprozessen.
Daher sind aufwendige Schutzvorkehrungen beim Holzeinsatz im Außenbereich unter freier Bewitterung für eine langjährige Anwendung notwendig.
Hinsichtlich der Imprägnierung von Holz mit Wirkstoffen und den notwendigen Holzschutzprüfungen verfügen wir über mehrjährige Erfahrungen. Die Beständigkeit von Holzprüfkörpern werden durch die Belastung mit Basidiomyceten (Holzpilzen) nach DIN EN 113 und Moderfäule nach DIN V ENV 807 getestet. Mechanische Eigenschaften werden mit Drucktest (Druckfestigkeit, Biegefestigkeit) geprüft.

weitere Verfahren/Schwerpunkte zum Thema Korrosion & Beständigkeit

Dr. Jörg Leuthäußer

Bereichsleiter
Primer und Chemische Oberflächenbehandlung

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Telefon: +49 3641 2825 48