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Mechanische Verformung beeinflusst Coil-Coating-Versagen
Eine französische Forschungsgruppe hat untersucht, wie mechanische Verformung die Wasseraufnahme und Versagensmechanismen von Polyester-Coil-Coatings beeinflusst. Mittels Erichsen-Tiefungsprüfung und elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) konnte ein kritischer Verformungsschwellenwert identifiziert werden, ab dem Blasenbildung und Beschichtungsversagen deutlich beschleunigt auftreten.
Die Erichsen-Tiefungsprüfung wird weitverbreitet eingesetzt, um Umformbarkeit und Haftung von Coil-Coating-Materialien zu bewerten, da sie Dehnungen erzeugt, die mit industriellen Umformprozessen vergleichbar sind. In der vorliegenden Studie untersuchte ein Forschungsteam feuerverzinkten Stahl, der mit einer Polyester/Melamin-Grundierung und einer entsprechenden Decklackierung versehen wurde. Mit einem kugelförmigen Eindringkörper wurden mechanische Verformungen bei Eindringtiefen von 1 mm bis 6 mm aufgebracht. Die Schichtdicke entlang des Verformungsprofils wurde an Querschnitten mit einem optischen Mikroskop gemessen, während die effektive Kontaktfläche der Beschichtung mit dem Elektrolyten in der elektrochemischen Zelle mittels 3D-Scanning bestimmt wurde.
Die Untersuchungen zeigten, dass die Erichsen-Verformung eine ungleichmässige Ausdünnung der Beschichtung verursacht, wobei die stärkste Reduktion am Scheitelpunkt der Kalotte sowie in der Übergangszone auftrat. Diese Variationen von Schichtdicke und effektiver Oberfläche beeinflussen die berechnete Wasseraufnahme deutlich. Zur Bewertung von Wasseraufnahme und Korrosionsschutzleistung diente die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) in einer 0,5 M NaCl-Lösung über 72 h.
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Verformungsschwellenwert bei 5 mm identifiziert
Die per EIS berechnete Wasseraufnahme blieb innerhalb der experimentellen Unsicherheit und variierte nicht signifikant mit der mechanischen Verformung. Die dielektrische Analyse der EIS-Daten legt jedoch eine erhöhte molekulare Mobilität mit zunehmender Verformung nahe, was auf eine gesteigerte Wasseraufnahme hindeutet. Als entscheidender Befund identifizierten die Forschenden einen Verformungsschwellenwert von 5 mm: Oberhalb dieses Wertes wurde die Blaseninitiierung stark beschleunigt.
Die Versagensmechanismen – darunter Risse in der Zinkschicht sowie der Verlust der Beschichtungshaftung mit anschliessender Blasenbildung – wurden mittels elektrochemischer Messungen (OCP, EIS), REM-EDX-Analyse und quantitativer Computertomografie (QCT) charakterisiert. Der methodische Ansatz liefert damit relevante dielektrische und elektrochemische Marker, um zu verstehen, wie mechanische Verformungen die Wasseraufnahme und die Versagensmechanismen von Coil-Coatings beeinflussen. Für Formulierer und Anwender im Bereich Bandbeschichtung bieten die Erkenntnisse eine belastbare Grundlage, um Umformgrenzen realistisch abzuschätzen und die Langzeitperformance vorherzusagen.
Quelle: Jero, D. et al. Influence of the mechanical deformation on the water uptake and failure mechanisms of polyester coil-coatings. Prog. Org. Coat. (2026). https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2026.110176
