Über die Inhaltsstoffe von Lacken

« Was die Lackqualität beeinflusst »

Lack wird in der Oberflächentechnik zur Beschichtung von Bauteilen eingesetzt, um sie vor Schäden durch Umwelteinflüsse zu schützen, ihnen ein dekoratives Aussehen zu geben oder die Eigenschaften der Oberfläche gezielt zu beeinflussen. Die Inhaltsstoffe im Lack bilden ein System, das auf die jeweilige Aufgabe und den zu beschichtenden Werkstoff abgestimmt ist und entscheidenden Einfluss auf die Lackqualität hat. Die Vielfalt der Aufgaben und Materialien hat eine große Anzahl von Lacksystemen hervorgebracht.

Überblick über die Inhaltsstoffe von Lack

Grundlage für die Lacksysteme sind Bindemittel. Sie bilden durch physikalische oder chemische Prozesse einen dünnen, festen Film auf den Oberflächen der Teile und bestimmen die Beschaffenheit der Lackschicht. Die anderen Inhaltsstoffe des Lacks sind gleichmäßig im Bindemittel verteilt. Je nach Lacksystem handelt es sich dabei um Füllstoffe, Pigmente, Lösungsmittel und Hilfsstoffe.

Füllstoffe tragen zum Volumen der Schicht bei. Diese Inhaltsstoffe werden hauptsächlich verwendet, um die verhältnismäßig preisintensiven Pigmente sparsamer einsetzen zu können. Pigmente sorgen für die Farbe und das optische Erscheinungsbild der Lackschicht. Lösungsmittel halten den Lack für die Verarbeitung flüssig und verdunsten beim Trocknen des Lacks. Hilfsstoffe, auch als Additive bezeichnet, tragen zur besseren Verarbeitbarkeit des Lacksystems, zur Haltbarkeit des Lacks und zur Steuerung gewünschter Schichteigenschaften bei.

Pigmente und Lösungsmittel werden nicht in allen Lacksystemen eingesetzt. Farbloser Klarlack enthält keine Pigmente, Pulverlack kommt ohne Lösungsmittel aus.

Bindemittel

In den unterschiedlichen Lacksystemen werden natürliche Harze und Öle, Kunstharze sowie Polymere als Bindemittel eingesetzt. Von diesen Inhaltsstoffen hängt ab, welche physikalischen Eigenschaften die Lackschicht aufweist und für welche Einsatzbereiche die Lackierung geeignet ist.

Härtende Öle

Zu den härtenden Ölen, die als Bindemittel verwendet werden, zählen unter anderem Leinöl, Standöl (durch Erhitzen modifiziertes Leinöl), Sonnenblumenöl, Hanföl und Sojaöl. Um den Lack streichfähig zu halten, werden die Inhaltsstoffe in organischen Lösungsmitteln oder neuerdings auch in Wasser aufgelöst. Während die Lösungsmittel verdunsten, reagieren die Öle mit dem Luftsauerstoff und vernetzen sich langsam.

Alkydharze

Alkydharze entstehen durch die chemische Reaktion von mehrwertigen Alkoholen mit Fettsäuren. Im Vergleich zu härtenden Ölen weisen sie eine schnellere Trocknung, einen höheren Glanzgrad und eine bessere Steuerung der Schichteigenschaften auf. Alkydharze werden häufig im Gemisch mit härtenden Ölen verwendet.

Polyacrylate

Polyacrylate bestehen aus in Wasser mit einem geringen Lösungsmittelanteil verteilten Kunststoffteilchen. Die Mischung wird als Dispersion bezeichnet. Daraus leitet sich der Begriff Dispersionslack ab.

Epoxidharze

Epoxidharze werden oft als 2-Komponenten-Systeme eingesetzt. Durch die Vermischung von Harz und Härter wird eine chemische Reaktion gestartet, die zur Bildung von Polymeren führt. Bei Raumtemperatur dauert das Aushärten bis zu 12 Stunden. Die Aushärtezeit kann durch Erwärmung auf eine Temperatur von ca. 120 °C auf 30 Minuten verkürzt werden. Mit nur einer Komponente stehen Epoxidharze als Einbrennlacke zur Verfügung, die bei Temperaturen von 160 bis 200 °C aushärten.

Polyurethane

Polyurethane sind Reaktionslacke, die aus einer oder mehreren Komponenten bestehen und einen hohen Anteil an organischen Lösungsmitteln haben. Nach dem Auftragen reagieren sie miteinander und mit Luft. Dabei bilden sich Schichten mit einer hohen mechanischen und chemischen Beständigkeit.

Pigmente

Pigmente sind die Inhaltsstoffe, die dem Lack Farbe verleihen. Zu den wichtigsten Pigmenten gehören weißes Titandioxid, rote, schwarze und gelbe Eisenoxide, grünes Chrom(III)oxid und blaues Ultramarin. Um einen Metallic-Effekt zu erzielen, wird den Pigmenten Aluminiumpulver zugemischt.

Füllstoffe

Als Füllstoffe dienen preiswerte Grundstoffe, wir Kreide, Kaolin oder Schwerspat. Neben der Einsparung von Pigmenten ermöglichen sie eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, das Erzeugen einer definierten Oberflächenstruktur und die Steuerung des Glanzgrades.

Additive

Additive sind Inhaltsstoffe, die die Lackverarbeitung erleichtern, die Haltbarkeit sicherstellen und die Trocknungs- bzw. Aushärtezeit herabsetzen. Einige Additive dienen der Verbesserung der Lackqualität, indem sie beispielsweise die Elastizität der Lackschicht erhöhen, besondere Oberflächenstrukturen hervorrufen oder funktionale Aufgaben erfüllen.

Lösungsmittel

Lösungsmittel werden benötigt, um die Inhaltsstoffe im Lack gleichmäßig miteinander zu vermischen und die Streich- bzw. Spritzfähigkeit herzustellen. Während der Lack trocknet, verdunsten sie. Da organische Lösungsmittel gesundheits- und umweltschädlich sind, werden lösungsmittelhaltige Systeme zunehmend durch wasserbasierte Systeme ersetzt.

Einflussfaktoren auf die Lackqualität

Auswahl des optimalen Lacksystems

Die Qualität der Lackschicht wird in erster Linie durch die Auswahl des geeigneten Lacksystems für die jeweilige Anwendung sichergestellt. Der Grundwerkstoff, die zu erwartenden mechanischen und chemischen Beanspruchungen und die Witterungseinflüsse bestimmen, welche Art der Lackierung die Anforderungen erfüllt.

Im B2B-Bereich werden in der Regel klare Forderungen vom Auftraggeber vorgegeben. Für private Anwendungen sollte man im Zweifel Beratungsleistungen nutzen.

Vorbereitung der Lackierung

Von großer Bedeutung für die Lackhaftung ist die Oberflächenbehandlung. Rückstände von Ölen, Fetten, Rost oder anderen Verunreinigungen führen zwangsläufig zum Ablösen der Lackschicht. Diese Stoffe müssen mit geeigneten Reinigungsmitteln und -verfahren sorgfältig von den Oberflächen entfernt werden.

Um eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit zu erreichen und einen tragfähigen Haftgrund herzustellen, werden in der Industrie bei den meisten Metallen vor den Lackierarbeiten auf den Oberflächen Konversionsschichten erzeugt.

Durchführung der Lackierung

Die Inhaltsstoffe der Lacksysteme können nur in dem Maß für die Qualität der Lackschicht sorgen, in dem sie ordnungsgemäß verarbeitet werden. Fehler bei der Lackierung lassen sich vermeiden, wenn die Gebrauchsanleitungen der Hersteller gewissenhaft eingehalten werden. Dazu zählen

• die Vorbehandlung der Oberflächen
• die Verarbeitungstemperatur
• die Luftfeuchtigkeit während der Arbeiten
• die vorgegebenen Mischungsverhältnisse
• die geeigneten Arbeitsgeräte
• die vorgegebenen Schichtdicken
• der Schichtaufbau (Grundierung, Zwischenschicht, Deckschicht)
• die Trocknungs- bzw. Aushärtungsbedingungen