VDI 3958 Blatt 13-2014 Environmental simulation - Tropicalisation of paint coatings for outdoor use - Test methods.pdf

1、ICS 13.020.99, 87.040 VDI-RICHTLINIEN August 2014 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Umweltsimulation Tropentauglichkeit von Lackierungen fr den Aueneinsatz Prfverfahren Environmental simulation Tropicalisation of paint coatings for outdoor use Test methods VDI 3958 Blatt 13 / Part 13 Ausg. deutsch/englisc

2、h Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen. Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this standard has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzei

3、ger (Federal Gazette). The German version of this standard shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltqualitt VDI-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1a: Ma

4、ximale Immissions-Werte Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction evenfor internalusenotpermittedFrhereAusgabe:11.12Entwurf,deutschFormeredition:11/12Draft,inGerman onlyZu beziehen durch/ AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/ All rightsreserve

5、dVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2014Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung 2 1 Anwendungsbereich 4 2 Normative Verweise . 5 3 Begriffe . 5 4 Verfahrensgrundlagen . 8 5 Freibewitterung 9 5.1 Allgemeine Betrachtungen 9 5.2 Bewitterungsstation . 9 5.3 Messungen des Prfklimas bei

6、 der Bewitterung . 10 5.4 Bewitterungsgestelle 11 5.5 Beginn und Dauer der Freibewitterung 11 5.6 Anforderungen an die Proben 12 5.7 Anzahl der Proben . 13 5.8 Handhabung der Proben vor, whrend und nach der Exposition . 13 5.9 Einsatz von Referenzmustern 15 5.10 Abmusterung der im Freien bewitterten

7、 Proben 17 5.11 Unsicherheitskomponenten 18 5.12 Bewitterungsergebnis und Dokumentation 19 6 Tropentauglichkeitstest in Gerten (knstliche Bewitterung). 20 6.1 Allgemeine Betrachtungen 20 6.2 Bewitterungsgert 22 6.3 Lampen 22 6.4 Prfstaub 23 6.5 Anforderungen an die Proben 24 6.6 Anzahl der Proben .

8、24 6.7 Ablauf der Prfung 24 6.8 Handhabung der Proben vor, whrend und nach der Exposition . 26 6.9 Einsatz von Referenzmustern 26 6.10 Abmusterung der knstlich bewitterten Proben 27 6.11 Unsicherheitskomponenten 28 6.12 Dokumentation des Prfergebnisses 28 6.13 Angaben zur Validierung des Tropentaugl

9、ichkeitstests 29 Anhang Ermittlung von Rangfolgen nach der Prfung der Tropentauglichkeit 31 Schrifttum 36 Preliminary note 2 Introduction . 2 1 Scope 4 2 Normative references 5 3 Terms and definitions 5 4 Basics of the method . 8 5 Natural weathering . 9 5.1 General considerations . 9 5.2 Weathering

10、 station . 9 5.3 Measurements of the test climate during weathering . 10 5.4 Weathering racks . 11 5.5 Start and duration of natural weathering 11 5.6 Requirements to be met by the samples . 12 5.7 Number of samples 13 5.8 Sample handling before, during and after exposure . 13 5.9 Use of reference s

11、pecimens . 15 5.10 Inspection of naturally weathered samples 17 5.11 Uncertainty components 18 5.12 Weather findings and documentation . 19 6 Tropicalisation test in weathering devices (artificial weathering) 20 6.1 General considerations . 20 6.2 Weathering device . 22 6.3 Lamps 22 6.4 Test dust .

12、23 6.5 Requirements to be met by the samples . 24 6.6 Number of samples 24 6.7 Test procedure . 24 6.8 Sample handling before, during and after exposure . 26 6.9 Use of reference specimens . 26 6.10 Inspection of the artificially weathered samples 27 6.11 Uncertainty components 28 6.12 Documentation

13、 of the results of weathering 28 6.13 Details for validation of the tropicalisation test 29 Annex Deciding on an order of tropicalisation after the test 31 Bibliography 36 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF86D9NormCD - Stand 2014-08 2 VDI 3958 Blatt 13 / Part 13 Alle Rechte vorbehalten Verei

14、n Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugswe

15、ise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgew

16、irkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/3958. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rig

17、hts are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions speci

18、fied in the VDI Notices (www.vdi.de/ richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/3958. Einleitung Hersteller lackierter oder anderweitig ober

19、flchen-beschichteter Produkte exportieren in tropische und subtropische Lnder. Sind ihre Produkte fr den Einsatz im Freien vorgesehen, machen sie eine in solchen Klimazonen schadlos berstandene Frei-bewitterung zur Vorbedingung fr die Einfhrung in die Serienproduktion. Beispielsweise verlangen Autom

20、obilhersteller in ihren Prfspezifikationen fr die eingesetzten Lackierungssysteme eine min-destens zweijhrige Freibewitterung in Sdflorida. Die Prfpraxis hat jedoch gezeigt, dass besonders bei Hochglanzlackierungen die lokale Spezifikati-on Sdflorida“ nicht gengt, um mit ausreichen-der Sicherheit di

21、e Tropentauglichkeit nachweisen zu knnen 1; 2. Untersuchungen in vier Freibe-witterungsstationen, die auf etwa gleicher geogra-fischer Breite, aber unterschiedlicher geografischer Lnge in Sdflorida angesiedelt sind oder waren, fhrten im Vergleich zu stark unterschiedlichen Bewitterungsergebnissen. S

22、o zeigten z. B. in der Nhe der Westkste bewitterte Proben selbst nach mehreren Jahren keine nennenswerten Schden, whrend gleichartige, in der Nhe der Ostkste bewitterte Proben bereits nach wenigen Monaten in nicht mehr akzeptablem Mae geschdigt wurden. Aus der allgemeinen Prfpraxis ist bekannt, dass

23、 Schden an freibewitterten Produkten auch aus-bleiben knnen, wenn sie nicht der Wirkung des zutreffenden, sogenannten Worst Case“ ausgesetzt waren. Im Fall der zur Untersuchung der Tropen-tauglichkeit durchgefhrten Freibewitterung ist das Worst-Case-Szenario das Zusammentreffen der fr die feucht-sub

24、tropische oder tropische Umwelt zu-treffenden typischen extremen klimatischen Wir-Introduction Manufacturers of products that are painted or sur-face-coated in other ways export their goods to tropical and subtropical countries. If these products are intended for outdoor use, their mass production d

25、epends on their ability to withstand weathering unscathed in such climate zones. In their test speci-fications for the paint systems they use, car manu-facturers, for example, demand at least two years of weathering in southern Florida. However, test practice has shown that for high-gloss coatings i

26、n particular the local specification “southern Florida” is not sufficient for demonstrat-ing a paints tropicalisation with sufficient certain-ty 1; 2. Studies at four natural weathering stations located at roughly the same latitude but at different longitudes in southern Florida yielded, in compari-

27、son, large differences in weathering. Samples weathered near to the west coast, for example, showed no appreciable damage even after several years, while identical samples weathered near the east coast were unacceptably damaged after only a few months. From general test practice, it is known that da

28、mage to naturally weathered products can also fail to occur if they are not exposed to the applicable worst-case conditions. In the case of natural weathering used for investigating product tropicali-sation, the worst-case scenario is the coincidence of the extreme climatic factors characteristic of

29、 the tropical or humid subtropical environment with special chemical or biological factors. This worst-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF86D9NormCD - Stand 2014-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 3958 Blatt 13 / Part 13 3 kungsfaktoren mit besonderen c

30、hemischen oder biologischen Wirkungsfaktoren. Dieses Worst-Case-Szenario tritt in Sdflorida an den Freibewit-terungsstationen unterschiedlich hufig auf. Bei Hochglanzlackierungen, auf die ein solches Worst-Case-Szenario eingewirkt hat, wurde ein besonderes Schadensbild hnlich einem Grbchen (im weite

31、ren Verlauf der Richtlinie Pits“ genannt) beobachtet. Pits knnen besonders auf dunkelfar-bigen Oberflchen das optische Erscheinungsbild der heute blichen Hochglanzlackierungen strend beeinflussen, wenn sie sich in ausreichendem Ma-e gebildet haben (Bild 1). Sie fhren zu einem nicht zu unterschtzende

32、n Wertverlust der be-troffenen Produkte, zumal sie nicht durch Waschen und Polieren zu entfernen sind. Bild 1. Fotografie eines etwa 4 mm breiten Aus-schnitts der gereinigten Oberflche einer nicht tropentauglichen Automobillackierung nach Frei-bewitterung in Miami/Florida Die Suche nach dem Ursprung

33、 der Pits offenbarte bei den im Freien bewitterten Proben einen Zu-sammenhang zum Schimmelpilz- und Algenbefall 1; 2. Die Anwesenheit bestimmter, von Mikroor-ganismen produzierter Stoffwechselprodukte auf der exponierten Lackoberflche fhrt bei nicht tropentauglichen Lackierungen im Zusammenwir-ken m

34、it den Extremen der im Freien vorherrschen-den klimatischen Wirkungsfaktoren zu Schdigun-gen. Dass Hochglanzlackierungen bei ihrem Gebrauch in tropischen oder feucht-subtropischen Regionen nachhaltig geschdigt werden, soll sicher auszu-schlieen sein. Daher wird in dieser Richtlinie die Tropentauglic

35、hkeit umfassender als bisher bewer-tet 3; das heit insbesondere unter dem Aspekt der eventuellen Bildung von Pits. Die Grundlage dieser Richtlinie bilden Ergebnisse aus den Jahren 2002 bis 2006, die aus gemeinsa-men Untersuchungen der Bundesanstalt fr Mate-rialforschung und -prfung (BAM) untersttzt

36、durch die Deutsche Forschungsgesellschaft fr case scenario occurs with varying frequency at the respective weathering stations in southern Florida. On high-gloss coatings exposed to such a worst-case scenario, a special pattern of damage has been observed, known as “pitting”. On dark-coloured surfac

37、es in particular, pitting can mar the visual appearance of the high-gloss coatings applied to-day once it has formed on a sufficient scale (Fig-ure 1). It causes the affected products to lose val-ue on a scale that should not be underestimated since pitting cannot be remedied by washing and polishin

38、g. Figure 1. Photograph of a roughly 4 mm wide area of the cleaned surface of an automotive paint coat-ing found to be untropicalised after natural weath-ering in Miami/Florida The search for the cause of pitting on the naturally weathered samples revealed a link with mould and algae infestation 1;

39、2. The presence of certain products of metabolism produced by microorgan-isms on the exposed paint surface in interaction with the extremes of the prevailing outdoor climat-ic factors causes damage to untropicalised paint coatings. Lasting damage to high-gloss coatings must be reliably excluded when

40、 used in tropical or humid subtropical regions. In this standard, tropicalisation is therefore to be more comprehensively assessed than until now 3, i.e. particularly as far as pitting is concerned. This standard is based on findings from 2002 to 2006 obtained in joint studies by the Federal Insti-t

41、ute for Materials Research and Testing (BAM) supported by Deutsche Forschungsgesellschaft fr Oberflchenbehandlung e.V. (German Research B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF86D9NormCD - Stand 2014-08 4 VDI 3958 Blatt 13 / Part 13 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldo

42、rf 2014 Oberflchenbehandlung e.V. (DFO) und mehrere Mitgliedsfirmen des Verbands der Automobilin-dustrie (VDA) stammen 1; 2. Society for Surface Treatment DFO) and several member companies of the German Association of the Automotive Industry (VDA) 1; 2. 1 Anwendungsbereich Ein Prfverfahren fr anthro

43、pogene chemische Wirkungsfaktoren in Form saurer atmosphrischer Niederschlge im Zusammenwirken mit den klima-tischen Bedingungen wurde bereits in der Richtli-nie VDI 3958 Blatt 12 beschrieben. In der vorlie-genden Richtlinie sind spezielle Substanzen bio-logischen Ursprungs Bestandteil des zutreffen

44、den Worst-Case-Szenarios. Diese Substanzen werden nur in geografisch eingeschrnkten Lagen inner-halb feucht-subtropischer oder tropischer Gebiete auf den exponierten Oberflchen der Wirkungsob-jekte in hherem Mae abgesetzt oder gebildet. Anwendungsgebiet der Richtlinie ist die Prfung der Tropentaugli

45、chkeit von Lackierungen, deren Funktion oder Lebensdauer vorrangig durch den Erhalt der geforderten Eigenschaften ihrer Oberfl-che bzw. oberflchennahen Bereiche definiert ist. Die Richtlinie beschrnkt sich auf die Untersu-chung der Wirkung auf diesen Teil des Werkstoffs. Es handelt sich dabei z. B.

46、um Hochglanzlackie-rungen, insbesondere fr die Automobilindustrie, bei denen eine Beeintrchtigung oder gar ein Ver-lust der gewnschten optischen dekorativen Eigen-schaften zum Ausfall des betroffenen Produkts fhren kann (hoher Wertverlust). Diese Richtlinie grenzt sich von genormten Prf-verfahren zu

47、r Bestimmung der Wetterbestndigkeit von Beschichtungen (z. B. DIN EN ISO 2810 und DIN EN ISO 11507) wie folgt ab: Sie bezieht sich nur auf Hochglanzoberflchen von Produkten, die auch in einer Umgebung mit feucht-subtropischem oder tropischem Klima Einsatz finden. Fr die Prfung der Tropentauglichkeit

48、 nach vorliegender Richtlinie unter natrlichen Um-weltbedingungen (Freibewitterung) sind nur speziell ausgewhlte Bewitterungsstandorte in-nerhalb feucht-subtropischer oder tropischer Gebiete geeignet. Der Tropentauglichkeitstest gem dieser Richtlinie beinhaltet die Simulation einer spezi-ellen Umwel

49、tsituation, die nur in einer Umge-bung mit feucht-subtropischem oder tropischem Klima anzutreffen ist und zur Bildung eines be-sonderen Schadens, den Pits, fhren kann. Gem dieser Richtlinie werden die Proben whrend des Tropentauglichkeitstests in Bewitte-rungsgerten gleichzeitig durch einen Prfstaub 1 Scope A test method for anthropogenic chemical factors in the form of acid atmospheric precipitation in interaction with clima