Gute und schlechte Lackhaftung

« Wie die Haftfestigkeit von Lackierungen beeinflusst wird »

Die Lackhaftung bestimmt, wie lange die Schutzschicht auf einer Oberfläche ihren Aufgaben gerecht wird. Das zugehörige Qualitätskriterium für die Haftung der Oberflächenbeschichtung wird als Haftfestigkeit bezeichnet. Für die Bestimmung dieser Eigenschaft kommen unterschiedliche Prüfmethoden zum Einsatz. Das Ergebnis entscheidet darüber, ob ein Kunde beschichtete Teile akzeptiert oder die Lieferung zurückweist. Reklamationen sind mit Imageverlusten und hohen Kosten verbunden, die sich vermeiden lassen.

Physikalische Grundlagen für die Lackhaftung

Die Mechanismen, die eine Beschichtung auf der Oberfläche festhalten, werden als Adhäsion bezeichnet. Allgemein bedeutet dies das Aneinanderhaften von zwei unterschiedlichen Stoffen. Die Mechanismen, die Materialien in sich selbst zusammenhalten, werden als Kohäsion bezeichnet. Die Lackhaftung geht verloren, wenn einer der Mechanismen versagt, wenn also

• das Grundmaterial bröckelt
• der Lack schadhaft wird
• die Kräfte gestört werden, die Grundmaterial und Lackschicht aneinanderhalten

Der Zusammenhalt des Grundmaterials wird durch gezielte Grundierung stabilisiert. Das ist hauptsächlich beim Lackieren von Baustoffen erforderlich. Für Beständigkeit der Lackschicht sorgt die Auswahl eines Lacks, der sich mit dem Untergrund verträgt und den Beanspruchungen während der späteren Nutzung des lackierten Objektes standhält. Für den Halt zwischen Lackschicht und Oberfläche sind vor allem ausschlaggebend:

• die Sauberkeit der Oberfläche
• die optimale Oberflächenrauigkeit
• die vollständige Benetzung
• die richtige Schichtdicke
• die Einhaltung der erforderlichen Trocknungsbedingungen

Qualitätssicherung beim Lackieren

Ein Abreißversuch kann Aufschluss darüber geben, bei welchem Arbeitsschritt Verbesserungen der Oberflächenvorbehandlung und Beschichtung erfolgversprechend sind. Bei diesem Test wird ein Klebeband auf die fertig beschichtete Fläche geklebt und zügig abgerissen. Die Kraft, die dafür erforderlich ist, wird als Haftfestigkeit bezeichnet. Sie dient häufig als Qualitätskriterium, mit dem die ordnungsgemäße Lackhaftung nachgewiesen wird.

Unterschreitet die Abreißkraft den geforderten Wert, verraten die verbleibenden Spuren auf dem Klebeband und der Oberfläche eine mögliche Schwachstelle. Sind keine Spuren erkennbar, ist die Beschichtung vermutlich optimal, während das Klebeband versagt hat. Befinden sich Reste des Grundmaterials auf dem Klebeband, hat jenes nachgegeben.

Befinden sich Reste des Lacks auf der Oberfläche, ist die Lackschicht zerrissen. Hat sich die komplette Lackschicht abgelöst, ist die Adhäsion ungenügend.

Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit auf die Lackhaftung

Die Adhäsion beruht auf relativ schwachen chemischen und elektrochemischen Bindungskräften zwischen den Atomen und Molekülen der beteiligten Stoffe. Je größer die Kontaktfläche zwischen der Lackierung und dem Grundmaterial ist, desto stärker sind die Bindungskräfte. Die Oberflächenrauigkeit sorgt mit Erhebungen und Vertiefungen im mikroskopischen Bereich für eine Vergrößerung der Kontaktfläche.

Das Abschleifen der Oberflächen mit Schleifmitteln passender Körnung sorgt für optimale Rauigkeiten. Auf diese Weise werden vor allem Holz- und Kunststoffoberflächen auf die Lackierung vorbereitet. Für eine langfristig haftende Lackschicht reichen die Adhäsionskräfte allein trotzdem nicht aus. Die erforderliche Haftung wird dadurch erreicht, dass der flüssige Lack die Vertiefungen ausfüllt, die Erhebungen umschließt und sich beim Trocknen mit diesen Strukturen verzahnt.

Bedeutung der Benetzung für die Lackhaftung

Um in die mikroskopischen Strukturen eindringen zu können, müssen Lacke die Oberflächen vollständig benetzen. Die Benetzbarkeit ist von den Stoffeigenschaften der Lacke und der Grundmaterialien abhängig. Außerdem ist die vorherrschende Temperatur dafür entscheidend, ob sich Flüssigkeiten zu Tropfen zusammenziehen oder in einem dünnen Film auseinanderfließen. Deshalb sind aufeinander abgestimmte Materialkombinationen (Grundmaterial / Lack) und die Einhaltung der vorgeschriebenen Temperaturen beim Lackieren entscheidend für die Lackhaftung. In vielen Fällen wird die Benetzbarkeit durch eine gezielte Oberflächenvorbehandlung oder Haftvermittler hergestellt.

Reinigung der Oberfläche als Voraussetzung für die Benetzung

Staub, lockere Schichten aus Korrosionsprodukten und Öle oder Fette blockieren die Benetzung der Oberflächen. Deshalb ist vor der Beschichtung der Oberflächen stets eine gründliche Reinigung und Entfettung erforderlich. Bestandteil dieser Arbeiten sind die abschließende Entfernung verwendeter Reinigungsmittel und die Trocknung der Flächen.

Vorbehandlung von Metallen

Zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und der Lackhaftung werden auf unedlen Metallen wie Eisen oder Zink vor dem Lackieren Konversionsschichten erzeugt. Saure oder alkalische Prozessflüssigkeiten bilden mit dem Grundmaterial chemische Verbindungen, die zu einer guten Haftung des Lacks beitragen.

Zu den Verfahren, mit denen die Oberflächen umgewandelt werden, zählen das Phosphatieren und das Chromatieren. Die verwendeten Chemikalien müssen im Anschluss an die Vorbehandlung gründlich abgespült werden. Reste würden den Zusammenhalt zwischen der Lackschicht und der Oberfläche stören.

Wirkung von Bindemitteln

Einen großen Einfluss auf die Haftung hat auch die Zusammensetzung des Lacks. In den Lacken sind in der Regel Bindemittel enthalten, die auch unter dem Begriff Filmbildner bekannt sind. Diese Zusätze bewirken einen festen Zusammenhalt des Lackfilms, wenn sie während der Trocknung aushärten und sich vernetzen. Die Verzahnung mit dem Untergrund gewinnt dabei an Festigkeit. Bindemittel sind zum Beispiel härtende Öle, Polyurethane, Harze und Kunstharze.

Einfluss der Schichtdicke

Viele Lacksysteme basieren auf Wasser oder anderen Lösungsmitteln, die beim Trocknen der Beschichtung verdunsten. Ist die Schicht zu dick, verfestigt sich die Oberfläche bevor die Dämpfe aus den unteren Bereichen entweichen können. Die Lackhaftung ist dann nicht mehr gewährleistet.

Wird eine stärkere Lackierung als die vom Hersteller vorgegebene Schichtdicke benötigt, müssen mehrere Anstriche durchgeführt werden. Zwischen den einzelnen Anstrichen sind ausreichende Trocknungszeiten vorzusehen. Das Abschleifen der einzelnen Schichten vor dem nächsten Auftrag führt dazu, dass sich die erforderliche Haftung einstellt.

Trocknungsbedingungen

Lacke benötigen eine angemessene Zeit zum Trocknen und Aushärten. Bis zur vollen Belastbarkeit der Oberflächenbeschichtung kann es bei manchen Lacksystemen mehre Tage dauern. Wird die Lackschicht zu früh beansprucht, besteht die Gefahr, dass sie sich ablöst. Die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Lüftungsbedingungen während der Trocknungsphase beeinflussen die Beschaffenheit der Lackschicht und damit auch die Lackhaftung. Die optimalen Bedingungen sind von den Herstellern der Produkte ermittelt worden. Entsprechende Angaben sind in den Gebrauchsanweisungen zu finden.