Werbung auf Sandwichelementen

INHALTE DES BEITRAGS

Gegebener Anlass
Was noch?
Hintergrundinformationen
Ursachenforschung
Beurteilung
Zwischenstand
Was geht?
Farbaufträge
Tafeln
Spannrahmen
Bewertung

Gegebener Anlass

Dem Hausmeister einer Verkaufsstätte für Möbel im Norden Deutschlands waren Rostansätze entlang des unteren Rands einer zu Werbezwecken aufgebrachten Folie aufgefallen (Bild 1). Zudem störten eine Vielzahl von Blasen in der Fläche der Folie das Erscheinungsbild. Im Ortstermin wurde Folgendes festgestellt:

Die Außenwände der Verkaufsstätte wurden aus vertikal gespannten Sandwichelementen hergestellt. Die Elemente sind in der Fuge – also verdeckt – befestigt. Die Außenschale ist in Form eines Sägezahns profiliert (Bild 2).

Auf eine westlich ausgerichtete Wandfläche sind zwei großformatige Folien (ca. 9 m x 1,5 m und ca. 6 m x 2,5 m) aufgezogen worden. Die Folien folgen mehr oder weniger genau den Konturen der Profilierung. An einigen Stellen folgen die Folien nicht der Kontur, sondern erscheinen glatt. Einige dieser glatten Bereiche wölben sich nach außen, sodass sich Blasen abzeichnen.

Die flachen Stellen und insbesondere die Blasen lassen sich kaum mit dem Finger eindrücken und scheinen unter Druck zu stehen. Nach Aufschneiden mit einem handelsüblichen Teppichmesser quillt eine milchig-weiße, wässrige, ein wenig moderig riechende Flüssigkeit, teilweise mit rostroten Einschlüssen, aus der Blase. Die Flüssigkeit ist warm und fühlt sich „seifig“ an. Nach Abziehen der Folienränder im Bereich des Schnitts treten weißliche Ablagerungen zutage. Stellenweise ist Rotrost zu erkennen (Bild 4).

Ein Blick entlang des oberen Rands der Folie zeigt, dass die abgelichtete Folie nicht dicht an der Außenschale des Sandwichelements anliegt, sondern von Kuppe zu Kuppe spannt (Bild 5).

Die Messungen der Dicke des Korrosionsschutzsystems ergeben den Mittelwert von 48 μm. In der Fläche und um die Folie herum zeigen die Sandwichelemente keine Auffälligkeiten bis auf die beschriebenen Rostnarben an der Folienunterkante.

 

Was noch?

Im Nachgang zum Ortstermin konnten noch folgende Einzelheiten in Erfahrung gebracht werden:

• Die Wand wurde etwa zwei Jahre vor dem Ortstermin errichtet und die Folie kurz nach der Errichtung aufgebracht.
• Die Außenschale des Sandwichelements ist – von innen nach außen – mit einem Zinküberzug und einem Schutzlack versehen. Beide Schichten sollten etwa 25 μm dick sein.
• Vor dem Aufbringen der Folien sind die Wände mit einem flüssigen Produkt auf Propanolbasis, das weitere Alkohole, Zitronensäure und kleine Mengen Ammoniaks enthält, durch Wischen gereinigt worden.
• Die Folie wurde mit einer wässrigen Polyacrylat-Dispersion aufgeklebt. Dabei wurde die Folie mit den Händen angepresst.
• Die Folie besteht aus PVC. Sie ist 70 μm dick und damit vergleichsweise schwer zu formen.

 

Hintergrundinformationen

Das angetroffene Korrosionsschutzsystem entspricht dem, was überwiegend im Industrie- und Gewerbebau ausgeführt wird [1]. Die Verkaufsstätte befindet sich in einem weitgehend aufgelockerten Gewerbegebiet.

Daher ist von einem moderaten Korrosionsangriff (C2) auszugehen. Der internationale Verband für den Metallleichtbau empfiehlt die Kombination von jeweils 25 μm Zinküberzug und Schutzlack als ausreichend für Wände bis zum Korrosionsangriff der Stufe C3. Da die nicht mit Folien überzogenen Sandwichelemente keine Auffälligkeiten zeigen, kann davon ausgegangen werden, dass ihr ausreichend dimensioniertes Korrosionsschutzsystem funktioniert. Das festgestellte Untermaß der Dicke des Korrosionsschutzsystems von etwa 4 % liegt im Bereich der Ausführungstoleranzen und Messungenauigkeiten. Es ist erfahrungsgemäß schwierig, die Dicke des Überzugs an einem kleinprofilierten Feinblech zu bestimmen, denn die Messgeräte sind empfindlich gegen Winkelfehler beim Aufsetzen. Des Weiteren schrumpfen organische Schutzlacke im Zuge des durch ultraviolette Strahlungsanteile verursachten Alterns.

Das verwendete Reinigungsmittel ist bei übermäßiger Anwendung geeignet, den organischen Überzug der Sandwichelemente zu beschädigen. In diesem Fall würden Veränderungen in der Oberflächenstruktur der Metallic-Beschichtung um die Folien herum festzustellen sein. Diese wurden nicht angetroffen.

Kleber und Folien sind in chemischer Hinsicht verträglich mit dem Korrosionsschutzsystem der Sandwichelemente und daher unbedenklich. Ein ähnlicher Kleber – wenn auch von deutlich geringerer Konzentration dispensierter Acrylate – wird für die werkseitig aufgerollten Schutzfolien zur Verwahrung der Sandwichelementaußenseiten verwendet. Das PVC der Folie ist dem organischen Überzug, auf dem die Folie appliziert wurde, sehr ähnlich. Diese Stoffe sind mithin gut verträglich.

 

Ursachenforschung

Die Ursache für den offensichtlich unerwartet aggressiven Korrosionsangriff ist im Eindringen von Niederschlagswasser zu sehen.

Regenwasser, das oberhalb der Folien an der Wand herunterläuft, dringt in die Spalte zwischen der Folie und den Sandwichelementen ein. Dort verbleibt es, weil zum einen weiter unten dicht angeklebte Stellen das Weiterlaufen verhindern, zum anderen Kohäsions- und Kapillarkräfte es an Ort und Stelle halten. Das eingedrungene Wasser ist in der Lage, die verbliebenen Haftbrücken, also das Polyacrylat, neuerlich zu lösen und damit Raum zu bilden für nachlaufendes Wasser. Auf lange Sicht ist das Korrosionsschutzsystem der Sandwichelemente (Zinkmantel und organischer Überzug) nicht in der Lage, dem Korrosionsangriff, der von stehendem Wasser ausgeht, zu widerstehen. Das stehende Wasser diffundiert durch den Lacküberzug und erreicht den Zinkmantel. Das Zink wird oxidiert und geht widerwillig als Hydrat in Lösung. Nach und nach wird der Zinküberzug vollständig abgetragen. Ein ähnliches Schicksal ereilt den Stahlkern nach dem Untergang der Opferanode: Es bilden sich Eisenoxide, die teilweise als Salze in wässrige Lösung gehen.

Die korrodierten Stellen am unteren Folienrand sind auf das gleiche Phänomen zurückzuführen – mit dem Unterschied, dass das am oberen Rand eingedrungene Wasser die Folie an diesen Stellen vollständig hinterlaufen kann. Es wird durch Kohäsions- und Kapillarkräfte hinter der Folie gehalten und läuft der Schwerkraft folgend allmählich aus dem Zwischenraum heraus, dabei den Korrosionsprozess stetig speisend. Dementsprechend finden sich Korrosionsspuren sowohl ober- als auch unterhalb des Folienrands. Der offene Rand erleichtert den Zutritt von Luftsauerstoff. Das Aufheizen der eingeschlossenen Wasserblasen durch die Sonnenstrahlung befördert den Korrosionsprozess. Förderlich für den Schadenshergang ist zudem die Ausrichtung zur Schlagwetterseite.

Die Trübung der eingeschlossenen Flüssigkeit und ihre Schmierwirkung erklärt sich aus der relativ hohen Konzentration an gelöstem Polyacrylat. Bei den weißlichen Ablagerungen handelt es sich vorrangig um Zinkhydroxid, also Weißrost.

 

Beurteilung

Alle Sandwichelemente, auf die Folien appliziert worden sind, sind unwiederbringlich zerstört. Die Deckbleche sind an vielen Stellen nahezu durchgerostet. Jeder Reparaturversuch mit Schmirgelpapier, Zinkspray, Lack und Pinsel führt unvermeidlich zu unzumutbar unansehnlichen, matten Flecken, die sich von Weitem wahrnehmbar von der Restfläche abzeichnen. Überlegungen zu Resttragfähigkeiten und verbleibender Lebenserwartung nach Reparatur werden damit hinfällig.

Verdeckt befestigte Sandwichelemente können nur vom Montageende aus demontiert werden. Das Stecksystem verhindert jede Demontage im Feld. Im gegebenen Fall müssen 20 Elemente demontiert werden, um 10 Elemente auszutauschen. De- und Remontage von Sandwichelementen sind heikel. Leicht kommt es zu unansehnlichen Beschädigungen. Da es sich um eine Metallicbeschichtung handelt, ist zudem mit einem deutlich wahrnehmbaren Helligkeitsunterschied der unterschiedlichen Chargen (Bestand/Reparatur) zu rechnen. Es bietet sich demnach an, die Gesamtheit der Elemente auszutauschen, was den Aufwand zur Schadensbeseitigung deutlich mehrt.

 

Zwischenstand

Wie an diesem Fall deutlich wird, besteht immer die Gefahr, dass Sandwichelemente durch das Aufbringen von Folien geschädigt werden. Im gegebenen Fall haben mehrere ungünstige Randumstände zu der angetroffenen, massiven Beschädigung geführt:

• Die feinteilige Profilierung der Außenschale verhindert ein dichtes Ankleben der Folien.
• Die Ausrichtung nach Westen führt in Norddeutschland zu massiver Beanspruchung durch Schlagregen.
• Das verwendete Klebemittel ist hydrophil und wird durch Regenwasser gelöst.

Diese Umstände erklären den massiven Rostbefall innerhalb der vergleichsweise kurzen Zeit von weniger als zwei Jahren. Jedoch wäre es auch unter günstigeren Randbedingungen zu Rostschäden gekommen – nur nicht so schnell.

Insgesamt lässt sich festhalten, dass vom Aufziehen von Folien auf der Witterung ausgesetzten Sandwichelementen nur abgeraten werden kann. Schon die unvermeidlichen Stau- und Hängekanten am oberen bzw. unteren Folienrand führen zu einer Überbeanspruchung des ausschließlich an der Wirtschaftlichkeit orientierten Korrosionsschutzsystems. Sollten dann noch kleine und kleinste Fehlstellen das Hinterlaufen der Folien mit Wasser zulassen, sind Schäden unabwendbar. Diese entwickeln sich unbemerkt hinter der Folie, sodass der Schaden erst dann auffällt, wenn es zu spät ist.

 

Was geht?

Wenn Folien auf Sandwichelementen nicht als Werbeträger geeignet sind, stellt sich die Frage, wie überhaupt die aus Sandwichelementen hergestellten Wandflächen zu
werblichen Zwecken herangezogen werden können. Angetroffen werden in der Praxis Farbaufträge, die als Anstrich oder im Sprühverfahren aufgebracht werden, oder es werden direkt Tafeln aus Hartplastik oder Ähnlichem an die Sandwichelemente geschraubt. Vielfach wird auch mit Spannrahmen gearbeitet, die textile Werbeträger aufnehmen. Alle genannten Verfahren können zu Schäden an den Sandwichelementen führen, und werden vor diesem Hintergrund diskutiert.

 

Farbaufträge

Die Beschichtung von Sandwichelementen im eingebauten Zustand wirft in der Durchführung keine besonderen Probleme auf, soweit der Aufbau des Beschichtungssystems berücksichtigt wird.

Vor dem Auftrag der Beschichtung ist die Oberfläche zu reinigen und zu entfetten. Auf die staubfreie Fläche wird ein Primer aufgetragen. Bei der Auswahl muss die chemische Zusammensetzung des organischen Lacküberzugs berücksichtigt werden, um die erforderlichen Haftbrücken herstellen zu können. Ein ansprechendes Beispiel für werbende Farbaufträge zeigt Bild 7. Erfahrungsgemäß bleiben diesen Vorgaben entsprechend aufgebrachte Beschichtungen lange ansehnlich und verursachen keine Probleme hinsichtlich des Korrosionsschutzes. Tatsächlich verbessert der zusätzliche Lackauftrag das Langzeitverhalten, da der Zinkmantel von der insgesamt dickeren Lackschicht besser vor eindiffundierendem Wasser geschützt wird.

Zu zumeist unerwarteten Problemen kann es kommen, wenn der Farbauftrag deutlich dunkler ausfällt als die Originalbeschichtung und sich vor den Zwischenauflagern – also auf Höhe der Befestigung an den Wandriegeln – Knitterfalten einstellen. Ursache ist die Aufheizung der Außenschale durch die Sonnenstrahlung. Diese fällt bei dunkleren Farben deutlich höher aus als bei vergleichsweise hellen Beschichtungen. Die aufgeheizte Außenschale dehnt sich aus und verspannt sich gegen die durch den Schaumkern thermisch getrennte Innenschale, die sich nicht ausdehnt.

Solange das Sandwichelement bestimmt gelagert ist, also die Zahl der Auflagerbedingungen der Zahl der Freiheiten entspricht (sprich Einfeldträger oder Einspannung), krümmt sich das Sandwichelement spannungsfrei im Kreisbogen. Überzählige Auflagerbedingungen führen dazu, dass sich das Sandwichelement gegen seine Auflager verspannt. Insbesondere oberhalb der Zwischenstützungen stellen sich Momente ein, die durchaus in der Größenordnung von Windkräften beim Bemessungssturm liegen.

Temperaturdifferenz zwischen der Innen- und der Außenschale. Diese nimmt mit dem Schwarzanteil des Farbauftrags auf der Außenseite zu. Die Außenfarbe der Sandwichelemente wird beim Standsicherheitsnachweis teilweise berücksichtigt. Beim Nachweis der Gebrauchstauglichkeit wird das Sandwichelement als elastischer Mehrfeldträger modelliert, und u. a. nachgewiesen, dass die Knitterspannungen für die Schalen über die Länge des Elements hinweg an keiner Stelle erreicht werden. Dabei wird – den Vorgaben der Produktnorm entsprechend – die Helligkeit der Beschichtung ins Kalkül gezogen.

Beim Nachweis der Grenzzustands des Tragvermögens werden Sandwichelemente als Ketten von Einfeldträgern modelliert, und die Farbe der Außenschale bleibt unberücksichtigt. Demnach werden Sandwichelemente durch im Vergleich zur Originalbeschichtung dunklere Farbaufträge nicht unsicher. Sie können dennoch unansehnlich werden, da die Knitterfalten als störend empfunden werden.

 

Tafeln

Wenn Tafeln direkt an der Außenschale von Sandwichelementen befestigt werden, kommen dafür entweder Blechschrauben oder Niete zum Einsatz.

Zwischen der Werbetafel und dem Sandwichelement kann es wieder zum übermäßigen Korrosionsangriff durch kapillar gehaltenes Wasser kommen. Die Folgen sind mit denen vergleichbar, die sich nach Aufkleben einer Folie einstellen. Dazu kommt, dass Befestigungen an nur einer Deckschale schnell ausreißen und keine nennenswerten Lasten übernehmen könnten. Ursache sind die geringen Blechdicken der Außenschalen – in nahezu allen Fällen sind das 0,5 oder 0,6 mm. An derartig dünnen Blechen lassen sich keine Kräfte sinnvoller Größenordnung verankern.

Weiterhin fällt der Haftzugverbund zwischen Außenschale und Schaumkern eher gering aus. Die Verbundwirkung kommt nur in der Fläche und vorrangig als Schubverbund zustande. Die Befestigungen der Werbetafeln reißen aus. Je nach Größe und Lage der Werbetafeln am Gebäude besteht die Gefahr, dass Tafeln herabwehen und die öffentliche Sicherheit beeinträchtigen.

 

Spannrahmen

Aufgeklebte Folien und Farbaufträge haben neben der möglichen Beschädigung der Sandwichelemente, auf denen sie aufgebracht werden, den Nachteil, dass sie nur mit großem Aufwand geändert werden können. Unaufwendiges Wechseln der Werbeflächen wird durch die Verwendung von Spannrahmen ermöglicht, die – vergleichbar zur Bespannung eines Laderaums – großformatige, bedruckte Leinwände aufnehmen. Spannrahmen und Leinwand werden mit einigem Abstand vor den Sandwichelementen montiert. Sie beeinträchtigen daher das Korrosionsschutzsystem nicht.

Probleme tun sich dort auf, wo der Spannrahmen am Gebäude verankert wird. Sandwichelemente sind selbsttragend und können nur die Lasten aufnehmen, die direkt auf sie einwirken. Das sind bei Wandelementen

• die durch Wind verursachten Druckunterschiede,
• die Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenschale und
• das Eigengewicht.

Andere Belastungen – insbesondere aus der Stützung oder Stabilisierung anderer Bauteile – sind durch die Produktnorm und die produktbezogene Verwendungszulassung ausdrücklich ausgeschlossen [2].

Auf den Umstand, dass Befestigungen an der Außenschale nicht funktionieren, wurde bereits eingegangen. Es ist also notwendig, die Spannrahmen direkt an der tragenden Konstruktion zu verankern und dafür die Sandwichelemente zu durchdringen. Das ist prinzipiell möglich und wird z. B. bei der Abhängung von Vordächern vielfach praktiziert. Soweit den Anforderungen an den Wärmeschutz durch Entkopplung der tragenden Bauteile oder durch Dämmen der notwendigerweise entstehenden Kühlrippen Rechnung getragen wird, sind derartige Konstruktionen zulässig. Bei der Ausbildung der Durchdringungen ist darauf zu achten, dass keine Kapillarfallen entstehen und Niederschlagswasser mit Gefälle nach außen abgeleitet wird.

 

Bewertung

Sandwichelemente sind hochoptimierte Bauteile, bei denen mit minimalem Aufwand die Anforderungen an Standsicherheit und Funktionsdauer noch erreicht werden. Jede Beeinflussung der Konstruktion kann schnell zu massiven Schäden führen und schlimmstenfalls eine Gefährdung Unbeteiligter nach sich ziehen.

Zu massiven Korrosionsschäden führt die Beanspruchung durch kapillar gehaltenes Wasser. Damit verbietet sich das Aufkleben von Folien oder das Anschrauben von Werbetafeln. Die Befestigung an der Außenschale von Sandwichelementen ist generell unzulässig und birgt die Gefahr, dass Bauteile herunterstürzen. Das gilt für Werbetafeln und Spannrahmen – aber auch für Fallrohre, Lampen, Kameras usw.

Werbeflächen lassen sich durch den Auftrag von Farben per Anstrich, Aufrollen oder Benebelung herstellen. Der Dunkelanteil der verwendeten Farben muss beim Standsicherheitsnachweis berücksichtigt werden – wenn nicht gleich und auf der sicheren Seite liegend die dunkelste Farbgruppe angesetzt wird.

Soweit es erforderlich ist, die Werbeträger austauschen zu können, bieten sich Spannrahmen an. Diese müssen an der Tragkonstruktion des Gebäudes und nicht an den Sandwichelementen befestigt werden. Die unvermeidlichen Durchdringungen müssen sorgfältig konstruiert und ausgeführt werden.