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[[Datei:Bewitterungsstation Wustrow (Fischland).JPG|mini|Prüfung des Alterungsverhaltens von Beschichtungen und Verkehrsschildern, Bewitterungsstation in [[Wustrow (Fischland)]] an der [[Ostsee]]]]

'''Bewitterung''' bezeichnet die Einwirkung der [[Witterung]] auf ein Objekt oder einen Werkstoff. Bestimmende Faktoren sind dabei die in der [[Erdatmosphäre]] enthaltenen Stoffe, Temperaturwechsel und einwirkende [[Strahlung]]en:
* [[Sonnenstrahlung]], insbesondere durch [[UV-Licht]], [[Wärmestrahlung]] sowie indirekt über die von der Sonne bewirkten Temperaturwechsel,
* [[Wind]], [[Regen]] und [[Schnee]] (einschließlich [[Schlagregen]] und [[Triebschnee]]) sowie
* gegebenenfalls in Luft, Regen und Schnee enthaltene Schadstoffe, Salze und mineralische Partikel.

Die Zersetzungs- und Alterungsprozesse von bewitterten Oberflächen werden in den Geowissenschaften und im Baubereich als [[Verwitterung]] bezeichnet.

Viele Effekte der Bewitterung ergeben sich erst aus der Kombination mehrerer Faktoren sowie dem Wechsel zwischen Feuchte und Trockenheit (Wechselfeuchte) oder zwischen Frost und Tau. Viele chemische Reaktionen laufen nur bei Anwesenheit von Luftsauerstoff, Feuchtigkeit oder UV-Licht ab.

Das örtliche [[Klima]] beeinflusst [[Abiotische Umweltfaktoren|abiotische]] und [[biotische Umweltfaktoren]], insbesondere [[Physikalische Chemie|physikalisch-chemische]] Effekte, wie
* [[Schwindung]] nach [[Wärmedehnung]] oder durch Trocknung
* Temperaturverhalten von inhomogenen Materialien, insbesondere bei [[Phasenübergang|Phasenübergängen]] wie dem von [[Frost|gefrierendem Porenwasser]]
* [[Quellung]] durch Feuchtigkeitsaufnahme bei porösen bzw. [[Sorption|sorptionsfähigen]] Materialien aufgrund schwankender [[Luftfeuchte]] oder [[Kondensation]] an der Bauteiloberfläche.

Je nach Material können die von der Bewitterung bewirkten Effekte sehr unterschiedlich ausfallen.
Nach ihren chemisch-physikalischen Eigenschaften können drei Werkstoffgruppen unterschieden werden, die sich auch bei Bewitterung verschieden verhalten:
# Organische Werkstoffe (Holz, Kunststoffe und Beschichtungen, Lacke, Textilien) enthalten [[Polymer]]e, die von der UV-Strahlung zersetzt werden.
# Anorganische nichtmetallische Werkstoffe (Beton, Keramik, Marmor, Glas, Gestein) können von [[Saurer Regen|saurem Regen]] angegriffen werden.
# Anorganische metallische Werkstoffe (Stahl, Eisen, Kupfer, Zink, Aluminium etc.) oxidieren in Anwesenheit von Wasser und teilweise bestimmter Luftschadstoffe.

Besonders korrosiv wirkt das aus Abgasen und Rauchgasen stammende [[Schwefeldioxid]], das mit Regenwasser [[schweflige Säure]] bildet.

Poröse Werkstoffe können beschleunigt verwittern, wenn sie saures Regenwasser [[Kapillareffekt|kapillar]] aufnehmen und in feuchtem Zustand von [[Frostsprengung]] betroffen sind.

== Definition ==

Im Bauwesen werden alle Oberflächen, die in Berührung mit der Außenluft kommen, als bewittert angesehen. Unterschieden wird zwischen ''direkt benetzten Flächen'', die häufig dem Regen ausgesetzt sind, und ''indirekt benetzte Flächen'', die nur durch [[Kondensation]] und vom Wind getriebenen Regen benässt werden.<ref>Em. Prof. Dr.-Ing. Manfred Fischer: [https://www.stahl-online.de//wp-content/uploads/MB434_Wetterfester_Baustahl.pdf Wetterfester Baustahl - Merkblatt 434], Kapitel 2.2.1, Seite 7; Herausgeber Wirtschaftsvereinigung Stahl, Düsseldorf. Abgerufen im Mai 2021</ref>

== Einflussgrößen ==

Den Bewitterungsprozess bestimmen folgende Wirkungsfaktoren:
{| class="wikitable"
|-
! Wirkungsfaktor !! [[Klima]]größen
|-
| [[Globalstrahlung]] || Bestrahlungsstärke
|-
| [[Wärme]] || Umgebungs[[temperatur]]
|-
| [[Wasser]] || relative [[Luftfeuchtigkeit]], Benässung
|-
| [[Luft]][[sauerstoff]] || Sauerstoffkonzentration (konstant)
|-
|}
Daneben können auch künstliche Umwelteinflüsse wie [[saurer Regen]] und [[Abgas]]e einen Einfluss ausüben.

== Bewitterungsversuche ==
[[Datei:weatherometer inside.JPG|mini|hochkant|Innenansicht eines Prüfgerätes zur künstlichen Bewitterung ("Weather-Ometer" der Firma Atlas).]]

'''Bewitterungsversuche''' sind eine Form der [[Umweltsimulation]] und dienen dem [[Prüfen]] der Witterungsbeständigkeit von [[Werkstoff]]en, [[Material (Fertigungstechnik)|Materialien]] und [[Produkt (Wirtschaft)|Produkten]] durch zielgerichtete Wetterexponierung.

Das Maß der Erhaltung der untersuchten Eigenschaften wird als '''Wetterechtheit, Wetterbeständigkeit''' oder '''Bewitterungsstabilität''' bezeichnet. Nach Norm<ref>{{Literatur |Titel=DIN EN ISO 2810:2021-01, Beschichtungsstoffe - Freibewitterung von Beschichtungen - Bewitterung und Bewertung (ISO_2810:2020); Deutsche Fassung EN ISO 2810:2020 |Verlag=Beuth Verlag GmbH |Datum=2020 |Online=https://www.beuth.de/de/-/-/325050141 |Abruf=2021-10-22 |DOI=10.31030/3174349}}</ref> wird Wetterbeständigkeit als Beständigkeit gegen alle Veränderungen, die durch das Zusammenwirken aller im Wetter enthaltenen Faktoren physikalischer und chemischer Natur verursacht werden, definiert. Die Wetterechtheit unterscheidet sich dabei von der [[Lichtechtheit]], die eine reine Belichtungsprüfung ist. Diese stellt die Einflüsse durch [[Strahlung]] dar, während sich die Wetterechtheit zusätzlich auf Einflüsse durch [[Feuchtigkeit]], [[Temperatur]] und Temperaturwechsel, sowie [[Abgas|Industrieabgase]] und weitere [[Erdatmosphäre|atmosphärische]] Bestandteile wie [[Salze]] bezieht.

Die Prüfungen werden entweder praxisbezogen im Freien oder im [[Labor]] durchgeführt. Nach Art der Auslagerung wird zwischen '''natürlicher Bewitterung''' (Freibewitterung) und '''künstlicher Bewitterung''' unterschieden. Bei der natürlichen Bewitterung wird zwischen Echtzeitbewitterung und beschleunigter Bewitterung (Schnellbewitterung) unterschieden. Die künstlichen Bewitterungsmethoden sind üblicherweise beschleunigte Bewitterungsmethoden.

=== Anwendung ===

Bewitterungsprüfungen gehören zu den wichtigsten Materialprüfungen bei [[Lack]]en, [[Kunststoff]]en und [[Textilie]]n. Daneben wird die Bewitterungsprüfung im Bereich hochechter [[Druckfarbe]]n angewendet. Es existieren zahlreiche [[Normung|Normen]] und [[Gütesiegel]], die sich auf Bewitterungsdaten beziehen. Welche Eigenschaft geprüft wird, ist von der Anwendung der zu prüfenden Probe abhängig. Häufige geprüfte Eigenschaften sind etwa [[Glanz]]haltung, [[Farbe|Farbstabilität]] und Stabilität gegen [[Kreidung]] bei Lacken oder die mechanische Festigkeit bei Kunststoffen.

=== Natürliche Bewitterung ===

Natürliche Bewitterungsmethoden stellen die realistischste Prüfung der Materialeigenschaften dar. Bewitterungsstationen bieten die Möglichkeit, die [[Prüfling]]e praxisnah komplexen Umweltbedingungen auszusetzen. Sie befinden sich entweder an Orten mit extremen klimatischen Bedingungen (z. B. [[arides Klima]]) oder mit möglichst konstantem [[Klima]] (z. B. [[Seeklima]]). Erstere ermöglichen eine Zeitraffung der Freibewitterung durch stärkere Beanspruchung, letztere eine relativ genaue Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit von Prüfserien. Typische Auslagerungsorte mit stärkerer Beanspruchung befinden sich beispielsweise in [[Florida]] und [[Arizona]]. An beiden Auslagerungsorten ist die Belastung durch Sonnenlicht sehr hoch. Während in Florida eine hohe [[Luftfeuchtigkeit]], sowie durch die Auslagerung in Meeresnähe eine starke Salzbelastung hinzukommt, herrscht in Arizona [[Wüstenklima]] vor.

In den Stationen werden alle Prüflinge den gleichen klimatischen Wirkungsfaktoren ausgesetzt. Das Ergebnis der Freibewitterung hängt im Wesentlichen vom Auslagerungsort und den dort vorherrschenden Bedingungen ab. Es besteht jedoch eine starke Abhängigkeit vom Auslagerungszeitpunkt. Zum einen unterscheiden sich Bewitterungsergebnisse verschiedener Jahre, da die Belastung durch Sonnenlicht, Feuchtigkeit und andere Rahmenbedingungen nicht in jedem Jahr gleich sind, zum anderen spielt die Art der Belastung in den ersten Auslagerungsmonaten eine große Rolle. Ziel ist ein direkter Vergleich sowie die Dokumentation der Haltbarkeit beziehungsweise der Veränderung der Eigenschaften.

=== Künstliche Bewitterung ===

Künstliche Bewitterungstests sind reproduzierbarer, da jahreszeitliche Schwankungen sowie Schwankungen zwischen den Jahren nicht zu erwarten sind. [[Stochastik|Stochastische]] Schwankungen und lange Prüfdauer bei der Freibewitterung werden durch die kürzere, wiederholbare und reproduzierbare künstliche Bewitterung vermieden. Zwischen den gelieferten Ergebnissen können sich Unterschiede ergeben, die beispielsweise durch verschiedenartige Gerätebauweisen und -geometrien und unterschiedlichen Prüfparametern hervorgerufen werden. Typische Prüfgeräte für die künstliche Bewitterung nutzen [[Xenon-Gasentladungslampe|Xenon-Bogenlampen]] als Lichtquelle. Handelsnamen der Prüfgeräte sind beispielsweise ''Weather-Ometer'', ''Xenotest'' und ''Suntest'' (Atlas Material Testing Technology LLC) oder ''QUV'', ''Q-Sun'' (Q-Lab Corporation).

== Schadensbilder ==
[[Datei:20090726-07 Delamination.JPG|links|mini|hochkant|Delamination an einem lackierten Kunststoff-[[Rückspiegel|Außenspiegel]]]]
[[Datei:Fading.jpg|mini|hochkant|Ausbleichen an einem rot lackierten Prüfblech]]
[[Datei:Kreidung VW Polo.JPG|links|hochkant|mini|Kreidung am linken vorderen [[Kotflügel]] eines [[VW Polo III]], im Vergleich dazu die nicht gekreidete Tür]]

Durch Bewitterung können abhängig von den Wirkungsfaktoren und dem Aufbau des bewitterten Systems eine Reihe von Schadensbildern auftreten.

Voneinander zu unterscheiden sind die zunächst ähnlich aussehenden Schadensbilder Kreidung und Aus[[bleichen]]. Bei der Kreidung wird die Bindemittelmatrix abgebaut, so dass die im [[Bindemittel]] eingebundenen [[Pigment]]e und [[Füllstoff]]e an der [[Grenzfläche|Lackoberfläche]] freiliegen und abgerieben werden können. Optisch zeigt sich Kreidung durch eine Aufhellung infolge erhöhter [[Streuung (Physik)|Streuung]] an den Pigment- und Füllstoffpartikeln. Ausbleichen zeigt sich ebenfalls in Form einer Aufhellung. Diese wird beim Ausbleichen durch den Abbau der [[Farbmittel]] im System erzeugt, wobei das Bindemittel nicht zwingend zerstört wird und sich somit kein Unterschied beim Abreiben zeigt. Da häufig Pigmente und Bindemittel aufeinander abgestimmt werden, überlagern sich diese Schadensbilder in der Praxis.<ref name="BM-FL">{{Literatur |Autor=Bodo Müller |Titel=Wer den Schaden hat... |Sammelwerk=Farbe und Lack |Verlag=Vincentz Network |Ort=Hannover |Datum=2010-12 |ISSN=0014-7699 |Seiten=30-33}}</ref>

Die Spaltung der Polymerketten des Bindemittels, gefolgt von einer Vernetzung der Bruchstücke erzeugt härtere und sprödere Kunststoffoberflächen und Lackfilme. Die so erzeugte [[Sprödigkeit|Versprödung]] führt bei weiterer Auslagerung zur Bildung von [[Bruchmechanik|Rissen]].<ref name="BM-FL" />

Bei Lacken kann eine Ablösung vom [[Substrat (Materialwissenschaft)|Untergrund]] auftreten, die als [[Delamination]] (Enthaftung) oder [[Abblättern]] bezeichnet wird. Bei unzureichender Abstimmung zwischen den Komponenten einer Mehrschichtlackierung kann ein Bindemittelabbau in den unteren Lackschichten auftreten, der als [[Unterkreidung]] bezeichnet wird. Die verbleibenden Pigmente und Füllstoffe können die obere Schicht, üblicherweise ein Klarlack, nicht tragen. Enthaftung kann auch auftreten, wenn [[ion]]ische [[Reaktionsprodukt]]e an der Grenzfläche zwischen den Lackschichten gebildet werden. Verstärkt werden diese Effekte, wenn die [[Adhäsion|Haftfestigkeit]] schwierig sicherzustellen ist, etwa bei der Lackierung von Kunststoffoberflächen.<ref name="BM-FL" />

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=Ulrich Schulz
|Titel=Kurzzeitbewitterung: Natürliche und künstliche Bewitterung in der Lackchemie
|Verlag=Vincentz Network
|Ort=Hannover
|Datum=2007
|ISBN=978-3-86630-899-2}}
* {{Literatur
|Autor=A. Goldschmidt, H. Streitberger
|Titel=BASF Handbuch Lackiertechnik
|Verlag=Vincentz Network
|Ort=Hannover
|Datum=2002
|ISBN=3-87870-324-4}}

== Weblinks ==
* [http://books.google.de/books?id=1bckfXJc6WIC Ulrich Schulz: ''Kurzzeitbewitterung''] bei [http://books.google.de/ Google Books]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Werkstoffprüfung]]

Bewitterung - Versionsgeschichte

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