Lack

Blick in eine Autolackiererei.

Lack ist ein flüssiger oder auch pulverförmiger Beschichtungsstoff, der dünn auf Gegenstände aufgetragen wird und durch chemische oder physikalische Vorgänge (zum Beispiel Verdampfen des Lösungsmittels) zu einem durchgehenden, festen Film aufgebaut wird. Lacke bestehen in der Regel aus Bindemitteln, Pigmenten, Lösemitteln, Füllstoffen und Additiven. Man verwendet Lacke, um Gegenstände zu schützen (Schutzanstrich, Schutzlacke) oder um einen bestimmten Farbeffekt zu erzielen.

Schätzungen zufolge wurden im Jahr 2007 weltweit etwa 28 Milliarden Liter Lack im Wert von 92 Milliarden US-Dollar produziert.

Geschichte

Anfänge

Das Wort Lack stammt von dem Sanskrit stammenden Wort laksha, zu deutsch hunderttausend ab. Hunderttausend beschreibt die Vielzahl von Lackschildläusen, deren harzartige Stoffwechselprodukte als erstes Bindemittel der Welt gelten. Verwendet wurde die Masse, indem man sie durch Erhitzen von den Ästen löste und auf dem zu beschichteten Gegenstand wieder erkalten ließ.

Frühe Beispiele der Verwendung von Lack finden sich auch aus China und Japan. Den Chinesen wird die Entdeckung der Lacktechnik zugeschrieben. Schon vor über 2000 Jahren verwendeten sie die Rinde des Lackbaumes als Bindemittel.

Die älteste überlieferte Formulierung eines Lackes aus Europa stammt aus dem 12. Jahrhundert und bestand aus Leinöl und einer Bernsteinschmelze als Bindemittel und Zinnober als Pigment. Ab dem 18. Jahrhundert entstanden die sogenannten Lacksiedereien, die sich rasch einen Markt für die Beschichtung von verschiedensten Gegenständen eroberte. Wie die Bezeichnung Siederei bereits aussagt, wurden die Lackbestandteile damals meist bei erhöhter Temperatur miteinander vermischt.

Beginn der industriellen Lackproduktion

Bis zum Beginn des Industriezeitalters diente der Lack zur farblichen Verschönerung von Gegenständen, im Industriezeitalter kam den Lacken zunehmend auch eine Schutzfunktion zur Werterhaltung von Gegenständen und Gebäuden zu. Es wurden Anlagen für eine industrielle Lackierung errichtet, die die mühsame manuelle Arbeit mit dem Pinsel überflüssig machte. Durch Gießen, Walzen und Tauchen konnten Gegenstände sehr gleichmässig lackiert werden.

Im Jahr 1882 gab es bereits 1105 lackproduzierende Betriebe in Deutschland. Am Ende des 19. Jahrhunderts gründeteten sich viele der heute größten deutschen Lackhersteller, beispielsweise Herberts Lacke, heute DuPont oder die Deutschen Amphibolinwerke. Starke Konkurrenz aus dem Ausland führte schließlich zur Gründung des Deutscher Schutzverein der Lack- und Farbenbranche und des bis heute bestehenden Verbandes der deutschen Lack- und Druckfarbenindustrie im Jahr 1897 bzw. 1900. Auch die Gründung der heute wichtigsten Branchenzeitschrift Farbe und Lack datiert auf das Jahr 1893. 1916 wurde die Interessengemeinschaft deutscher Teerfarbenfabriken gegründet, die ab 1925 in I.G. Farben umbenannt wurde. Der 1920 gegründete Reichsverband des Lack- und Farbenfaches hatte dagegen nur bis 1935 Bestand.

Technologisch entwickelte sich die Branche zunächst durch die Entwicklung neuartiger Bindemittel weiter, etwa Laccain (1902) oder Bakelit (1905). Im Jahr 1913 wurden die ersten Lackkunstharze, also vollständig synthetisierte Bindemittel hergestellt, es handelte sich um Phenolharze, denen 1918 die Harnstoffharze und 1927 die Alkydharze folgten. Im Jahr 1921 wurden erstmals Nitrozelluloselacke für die Automobilserienlackierung verwendet. 1934 wurden die ersten Dispersionsfarben auf Basis eines Bindemittels, das als Dispersion vorliegt, hergestellt.

Bezüglich der lackspezifischen Ausbildung wurde der Grundstein im Jahr 1924 in Krefeld mit der Einrichtung einer Lackabteilung an der dortigen Färberei- und Apperturschule, heute Teil der Fachhochschule Niederrhein, gelegt.

Die noch heute marktüblichen RAL-Farben wurden erstmals 1924 veröffentlicht.

Entwicklung nach dem zweiten Weltkrieg

Die erste technologische Neuentwicklung nach dem zweiten Weltkrieg war die Entwicklung der Epoxid-Harze im Jahr 1948. Bereits 1949 wurden die ersten wasserbasierenden Lacke gefertigt. Ab 1952 wurden Malerfarben auf Kunststoffdispersionsbasis gefertigt.

1960 wurden neben der Anodischen Tauchlackierung (ATL), die 1976 durch die Kathodische Tauchlackierung (KTL) abgelöst wurde, auch die ersten Silikonharze herausgebracht, sowie erste Anwendungen für Coil Coating gefunden. 1966 wurde die erste deutsche Pulverbeschichtungsanlage in Betrieb genommen, gefolgt von diversen Unternehmensneugründungen auf diesem Gebiet. 1975 kamen die ersten Farbmischsysteme auf den Markt.

In jüngerer Vergangheit bekam der Umweltaspekt eine immer größere Bedeutung. Der Anteil an organischen Lösungsmitteln lag früher (1960-1970) in Lacken um 50-70%, manchmal wurden gesundheitsschädliche Lösungsmittel verwendet (Chlorierte organische Verbindungen, Benzol). In den siebziger und achtziger Jahren wurden die gesundheitsschädlichen Lösungsmittel aus Lackrezepturen eliminiert und der Lösungsmittelanteil verringert. 1983 verpflichteten sich die deutschen Lackhersteller zur Reduktion von flüchtigen organischen Verbindungen in Lackrezepturen und zum Verzicht auf schwermetallhaltige Pigmente wie Bleichromat. 1985 kamen die ersten emissions- und lösemittelfreien Dispersionsfarben auf den Markt. 1996 wurde mit dem sogenannten Pulver-Slurry ein in Wasser aufgeschlämmter Pulverlack vorgestellt. 1999 wurden schließlich Lacke mit Selbstreinigungseffekt entwickelt. Viele Lackrezepturen für den Hausgebrauch zur Anfärbung von Holz, Metall (Türrahmen, Fensterrahmen, Heizkörper) enthalten heute keine organischen Lösungsmittel mehr, sie enthalten als Lösungsmittel nur Wasser, dies erhöht jedoch die Trocknungszeit. Aktuelle Weiterentwicklungen entstehen durch die erneut gesenkten VOC-Grenzwerte gemäß EU-Gesetzgebung von 2007 bzw.2010 und die Anforderungen durch REACH und GHS.

Wirtschaftliche Bedeutung

Weltweit wurden im Jahr 2007 etwa 28 Milliarden Liter Lack produziert. Im Vergleich zum Jahr 2002 ergibt sich eine Produktionssteigerung von 4,8%.

Die größten Anwendungsgebiete sind dabei Bautenfarben (51% nach Menge, 43% nach Wert), Industrielacke (10% / 11%) und Pulverlack (9% / 7%). Der bekannteste Sektor, Automobillack, erreicht gemeinsam mit Flugzeug- und anderen Fortbewegungsmittellackierungen 6% nach Menge und 8% nach Wert und liegt damit etwa gleichauf mit Korrosionsschutzlackierungen und Holzlacken. Das in den Jahren 2002 bis 2007 am stärksten gewachsene Segment ist der Pulverlackbereich mit ca. 13% Wachstum.

Regional werden etwa 35% aller Lacke in Europa verkauft, 30% in Asien und 25% in Nordamerika. Der Rest verteilt sich zu gleichen Teilen auf Südamerika und Afrika. Europa und Nordamerika verzeichneten dabei einen wachsenden Anteil, während der Lackverbrauch in den anderen Erdteilen zurückging. Dies zeigt sich auch im Pro-Kopf-Verbrauch, bei dem in Nordamerika mit etwa 10 Litern Lack pro Einwohner und Jahr sowie Europa mit 8 Litern etwa doppelt bis viermal so viel Lack wie in den anderen Erdteilen verbraucht wird.

In Deutschland betrug die Produktionsmenge von Lacken und Anstrichstoffen im Jahr 2008 2,2 Millionen Tonnen, was einem Produktionswert von 4.6 Milliarden € entspricht. In diesen Angaben sind jedoch auch Dispersionsfarben enthalten. Demnach ist der Lackmarkt gegenüber 2007 mit -4% nach Produktionsmenge und -5% nach Wert leicht rückläufig. Lösemittelhaltige Lacke kommen in Deutschland auf einen Anteil von 24% nach Menge (47% nach Wert) und lösemittelfreie Lacke (inkl. Pulverlacken und Dispersionsfarben) auf einen Anteil von 76% bzw. 53%. In Deutschland gibt es etwa 250 kleinere und mittlere Lackhersteller. Sie sind teilweise stark spezialisiert und arbeiten vielfach regional.

Bestandteile eines Lackes

Ein Lack sollte beständig sein und nicht vom Untergrund ablösen. Der Lack bildet mit dem Untergrund eine feste Schicht. Ist die Oberfläche verunreinigt, so gibt es keinen guten Verbund zwischen Untergrund und Lack bei mechanischen Belastungen oder Umwelteinflüssen. Vielfach beruht das Abblättern eines Lackes auf einer schlechten Säuberung, Entfettung, Entrostung der angestrichenen Materialien. Je nach Material (Holz, Metall, mineralisches Baumaterial, Kunststoff), das lackiert werden soll, gibt es unterschiedliche Lacksysteme.

Ein Lack besteht aus einem flüchtigen Lösemittel und nichtflüchtigen Bestandteilen. Das Lösemittel verdampft während des Trocknungsprozesses und die nichtflüchtigen Bestandteile bleiben dann als glatter Film auf dem lackierten Objekt haften.

Zu den nicht flüchtigen Komponenten gehören das Bindemittel und Pigmente/Füllstoffe. Das Bindemittel sorgt für eine gute, gleichförmige Suspension mit Farbpigmenten und Lösungsmittel im Lack, ist für einen optimalen Trocknungsprozess (keine Blasenbildung) und für den Glanz nach der Trocknung verantwortlich. Wesentliche Basis eines Lackes ist das Bindemittel. Lösungsmittel und Pigmente sind keine notwendigen Bestandteile eines Lackes, es gibt auch pigmentfreie Klarlacke und lösungsmittelfreie Lackfarben, Pulverlacke.

Die nichtflüchtigen Bestandteile der Lacke sind:

a) Bindemittel:

Filmbildner

Filmbildner sollen nach der Lackauftragung und Trocknung eine zusammenhängende Schicht (den Film) mit guten chemischen und mechanischen (Härte) Eigenschaften bilden. Die Filmbildner gehen im Verlauf der Trocknung, der Lackhärtung in hochmolekulare Verbindungen über. Niedermolekulare Filmbildner sind z. B. Nitrocellulose, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymere, hochmolekulare Filmbildner sind z. B. ungesättigte Polyesterharze, Epoxidharze.

Filmbildnern (z. B. Chlorkautschuk, Vinylpolymerisate, Styrol-Butadien-Copolymerisate, Silikone) von physikalisch trocknenden Anstrichmittel (Lösungsmittelverdunstung) weisen beim Trocknungsprozess keine chemische Reaktion zwischen den makromolekularen Stoffen auf. Diese Beschichtungen können durch ein Lösungsmittel wieder gequollen und teilweise gelöst werden.

Filmbildner (ungesättigte Polyesterharze, Acrylsäureester, Epoxidharze, Alkydharze oder Polyesterharze mit Phenol-, Melaminharzen) mit chemisch trocknenden Anstrichmitteln vernetzen sich und können nach Lacktrocknung durch ein Lösungsmittel nicht mehr aufgelöst werden. Die Lackbeschichtungen weisen nur ein sehr schwaches Quellvermögen unter Lösungsmitteleinfluß auf.

Harze

Hierzu gehört das natürliche Kolophonium oder auch synthetische Harze. Harze sind wichtig für die bessere Haftfähigkeit auf dem Untergrund und dem Glanz von Lackierungen.

Weichmacher

Weichmacher setzen den Erweichungsbereich des Bindemittels herab und sorgen für eine bessere Elastizität der Lackfilme. Ein wichtiger Weichmacher ist beispielsweise das Dioctylphthalat.

b) Pigmente, Füllstoffe, Hilfsstoffe

Pigmente

Pigmente überdecken das beschichtete Material und sind ausschlaggebend für den Farbeindruck. Ferner sorgen Pigmente für eine bessere Beständigkeit der Lackfarbe gegenüber Korrosion. Entscheidend für den Farbeindruck und Farbstärke ist die mittlere Korngröße der Teilchen. Je kleiner die Korngröße, desto höher die Farbstärke. Vorzugsweise sollte der Teilchendurchmesser zwischen 0,1 – 2,0 μm liegen.

Ein sehr wichtiges weißes Pigment zum Nuancieren des Farbtones und zur Erhöhung der Deckkraft ist das Titandioxid. Um 2 Mio. Tonnen dieses Pigmentes wurden 1989 weltweit für Lacke eingesetzt. Die Lackindustrie ist das Hauptanwendungsgebiet für Titandioxid.

Füllstoffe

Füllstoffe sind Kreide, Schwerspat, Kaolin, sie ersetzen zu teure Pigmente.

Hilfsstoffe

Diese Stoffe verbessern die Eigenschaften des Lackfilms, Härtungsbeschleuniger führen zu einer schnelleren Aushärtung des Lackfilms.

Wichtige Filmbindemittel und Pigmente für Lacke

Öllacke

Öllacke sind schon seit über 2000 Jahren (China) bekannt und werden auch heute noch partiell mit anderen synthetischen Bindemitteln eingesetzt. Als Öle werden beispielsweise Leinöl, Sojaöl, Holzöl genutzt. Die Härtung des Lackes basiert auf einer chemischen Reaktion des Luftsauerstoffes mit den Doppelbindungen der Ölsäuren. Es entstehen dabei Hydroperoxide, die radikalisch zerfallen und mit anderen Ölsäuremolekülen reagieren, dadurch entsteht eine Vernetzung. Sogenannte Sikkative (z. B. Kobaltnaphthenat) fördern die radikalische Vernetzung. Zu Öllacken setzt man synthetische Lösungsmittel hinzu (1,4 – Polybutadienöle). Öllacke neigen leicht zur Vergilbung, die Trockenzeit ist sehr lang -daher ist ihre Bedeutung stark zurückgegangen.

Cellulosenitrate

Cellulosenitrate (Nitrocellulose) sind schon seit 1855 (Parkes) für Lackierungszwecke bekannt gewesen. Erst als um 1880 erkannt wurde, dass Lösungsmittel wie Ethylacetat sich gut als Lösungsmittel eignen, wurden größere Mengen hergestellt. Um 1920 kam dann der technische Durchbruch für die Cellulosenitrate in der Lackierung bei der Automobilproduktion. Im Gegensatz zu Öllacken, die durch den Luftsauerstoff eine lange Trockenzeit benötigten, wurden Nitrocelluloselacke schnell fest. Ab 1930 wurden Nitrocelluloselacke mit Alkydharzen gemischt. Mit diesem Lackbindemittel konnten nun Metall, Holz, Gewebe lackiert werden.

Heutige Anwendungsgebiete von Nitrocellulose-Lacken sind: Möbellacke, Metalllacke, Folienlacke, Textil- und Lederlacke, Nagellacke.

Im Jahr 2007 wurden in der Bundesrepublik noch 27.000 Tonnen Nitrocellulose-Lacke hergestellt.

Alkydharze

Alkydharzlack zur Beschichtung von Holz/Metall

Die Trocknungsdauer von Öllacken war ein wichtiges Kriterium bei der industriellen Massenfertigung von Küchengeräten, Kleinteilen geworden. Auch im Wohnungsbau benötigte man schnell trockende Lacke. Mit der Entwicklung der Alkydharz-Lacke um 1930 wurde ein sehr guter Filmbildner gefunden.

Alkydharze bestanden damals zumeist aus einer Dikarbonsäure (Phthalsäure) einem Polyalkohol (z. B. Glycerin) und Leinöl, Sojaöl usw. Ab 1945 wurden dann auch Misch-Alkydharze mit Styrol hergestellt. Diese Mischpolymerisate zeigten eine schnellere Antrocknung, höhere Wetterbeständigkeit, größere Oberflächenhärte, geringere Vergilbung. Alkydharze können mit vielen anderen Filmbildnern kombiniert werden, z. B. Mit Phenolharzen, Nitrocellulose, Epoxidharz usw.. Alkydharzlacke finden Anwendung in vielen Bereichen des Lackiergewerbes. Im Handel findet man häufig Alkydlacke mit organischen Lösungsmitteln. Wichtige Anwendungsfelder sind beispielsweise Malerlacke, Industrielacke.

Polyvinylacetat-Copolymere

Polyvinylester sind sehr wetterbeständig und besitzen eine gute Klebekraft und haften gut auf metallischen und mineralischem Untergrund.

Wasserhaltige Dispersionen aus Polyvinyacetat werden genutzt, um Innenräume weiß (oder farbig) anzustreichen (Alpina Weiß).

Acrylharze

Polyacrylate und Polymethacrylate bezeichnet man als Acrylharze. Acrylharze werden in wässrigen Dispersionen oder lösungsmittelfreien Systemen als Wand- oder Fassadenfarbe eingesetzt. Sie sind hervorragend licht- und wetterfest und bleiben „atmungsaktiv“.

Acrylharze in Verbindung mit Silikonharzen (wasserabweisend) werden genutzt, um die Aussenfassade eines Wohnhauses anzustreichen.

Acrylharze auf wässriger Basis werden auch zum Anstreichen von Tür-, Fensterrahmen und Heizkörpern genutzt.

In Kombination mit anderen Harzen (z. B. Alkydharzen, Celluloseestern) dienen sie auch zum Anstreichen von Gummi, Holz und Metall. Für Haushaltsgeräte werden sie auch als Einbrennlacke benutzt.

Epoxidharze

Epoxidharze bestehen häufig aus 2-Komponenten (2K)-Systemen, die vor der Lackierung vermischt werden. Der Lack muss nach Vermischung der Komponenten schnell aufgetragen werden, da die Anwendungsdauer („Pot Life“) kurz ist.

Es findet eine Polyaddition von Epichlorhydrin mit Bisphenol A und einem Härter statt. Bei Raumtemperatur liegen die Härtungszeiten um 12 Stunden, bei 120°C um 30 Minuten.

In Kombination mit Aminoharzen können die Epoxidharze auch als Einbrennlacke genutzt werden. Bei diesem Verfahren besteht das Bindemittel aus nur einer Komponente. Hierbei werden Temperaturen um 160 – 200°C angewendet,

Polyurethanlacke

Polyurethanlacke kommen als 1- und 2-Komponenten-Systeme zur Anwendung. Die Härtung wird bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur durchgeführt. Bei 2-Komponentensystemen liegt Polyisocyanat und eine polyalkoholhaltige Komponente vor.

Polyurethanlacke weisen eine hohe Härte, eine gute Chemikalien- und Wetterbeständigkeit auf.

Polyurethanlacke finden Anwendung bei der Lackierung von Waggons, Flugzeugen, Beton und als Autoreparaturlacke, bei Hausgeräten (z. B. Kühlschränken, Waschmaschinen, Mikrowellenöfen im Coil-Coating-Verfahren).

Wichtige Pigmente für die Lackindustrie

Sehr wichtige farbige anorganische Pigmente sind die Eisenoxide (185.000 Tonnen für Lackindustrie, 1989) : Fe₂O₃(rot), Fe₃O₄(schwarz), FeOOH (gelb).

Eine andere wichtige anorganische Pigmentklasse für die Lackindustrie sind Blei-Molybdat Pigmente, mit einer wechselnden Zusammensetzung von Pb(Cr,S,Mo)O₄. Auch das gelbe Bleichromat PbCrO₄ (gesundheitsschädlich, giftig, möglicherweise krebserregend ohne Lackeinbindung) mit hoher Deckkraft und Farbstärke, guter thermischen Stabilität gehörte in diese Kategorie und wurde in den neunziger Jahren noch in der Lackindustrie verwendet. Blei-Molybdat Pigmente sind in als Pigmente giftig, im getrockneten Lack besteht jedoch keine Gefahr. Der jährliche Verbrauch dieser Substanzklasse lag im Jahr 1988 bei 130.000 Tonnen. Weitere wichtige anorganische Pigmente sind Cr₂O₃ (grüne Farbe, 20.000 Tonnen für Lackindustrie im Jahr 1988), Ultramarin-Pigmente (blaue, rote und grüne Farbe, 30.000 Tonnen im Jahr für die Lackindustrie im Jahr 1988), Eisenblau-Pigmente (Zusammensetzung: M(I)Fe(III)(CN)₆, 50.000 Tonnen für Lackindustrie im Jahr 1988), Perlglanz-Pigmente (eine Kombination von TiO₂, Glimmer mit anderen Oxiden, Farben: schwarz, gold, blaugrau, silber).

Auch viele organische Pigmente werden in der Lackindustrie eingesetzt. Organische Pigmente besitzen eine höhere Lichtabsorption, eine größere Farbstärke und ein geringes Streuvermögen, bei anorganischen Pigmenten ist es genau umgekehrt. Um die Effekte auszugleichen verwendet man Mischungen aus anorganischen und organischen Pigmenten. Die wichtigsten organischen Pigmente sind Azo-Pigmente, Phthalocyanin-Pigmente und Anthrachinon-Pigmente. Wichtige Vertreter für gelbe Farbtöne sind beispielsweise das Diazopigment Pigment Gelb 13 (Ersatz für Bleichromat) oder Monoazopigmente von Actessiganiliden wie Pigment Gelb 1 (Hansa-Gelb G, ein sehr altes in Lacken verwendetes organisches Pigment, 1910), Pigment Gelb 74. Ein wichtiges blaues Pigment ist beispielsweise Kupferphthalocyanin, Pigment Blau 15.

Lackbeschichtungsmethoden

Nach DIN EN 971 – 1:1996-09 sollte eine aus mehreren Lackschichten bestehende Auftragung mehrere Aufgaben erfüllen: Die erste Lackschicht (Grundanstrich) sollte Haftvermittlung mit dem Untergrund, Schutz vor Korrosion bei Metallen, Überdeckung des unansehnlichen Untergrundes ermöglichen. Die mittlere Schicht wird Füller genannt, sie enthält häufig Farbpigmente. Die oberste Schicht, der Decklack, sollte ein Klarlack sein, der für Glanz, Härte, Wetterbeständigkeit und Lichtbeständigkeit des Grundanstriches sorgt.

• Pinsel und Roller

Im Hausgebrauch trägt man den Lack mit einem Pinsel, die Acrylharz-Dispersion für eine Wandfarbe mit einem Roller auf.

• Spritzen und Sprühen

Die häufigsten Auftragungsarten im Gewerbe sind Sprühen und Spritzen. Zur Aufsprühen werden Druckzerstäuber benutzt, die den Lack mittels eines Kompressors im Niederdruck (0,5 – 1 bar), Hochdruck (4 – 8 bar) oder Airless-Spritzen (60-350 bar) auftragen.

• Tauchlackierung

Hierbei wird ein Werkstück in den Lack eingetaucht. Bei der Elektrotauchlackierung wird in eine Lacklösung mit geeigneten Filmbildnern ein elektrisches Feld von 50 – 300 V angelegt und das Werkstück mit dem negativen Pol verbunden.

• Elektrostatische Spritzverfahren

Bei diesem Verfahren wird ein elektrostatisches Hochspannungsfeld von 80 – 150 kV genutzt. Es werden häufig rotierdende Lackzerstäuber (Hochrotationszerstäuber) verwendet. Bei lösungsmittelfreien Pulverlacken werden pigmentierte Bindemittelpulver eingesetzt. Das Verfahren wurde 1965 in der Lackindustrie eingeführt. In Pulverlacken und anderen Lacken werden ionische Substanzen (z. B. Natriumdodecylsulfat) mit einer elektrischen Ladung in den Filmbildner (z. B. Epoxidharz) eingebracht. Pulverlacke lassen sich durch eine Hochspannungselektrode elektrisch aufladen. Durch Anbringung einer elektrostatischen Grundierung von Materialien wie Kunststoff, Metalle wird der Farbverbrauch beim Lackaufspritzen deutlich verringert. Dieser Prozess erfolgt vollautomatisch, bzw. mit Robotern.

• Coil-Coating

Beim Coil-Coating wird ein Metallband zwischen Walzen kontinuierlich mit Lack beschichtet, anschließend läuft das lackiert Metallband über eine Ofenzone, wobei der Lack aushärtet. Es wurde in den USA seit 1957, in Deutschland seit 1960 verwendet. Das Coil-Coating-Verfahren hat sich in recht kurzer Zeit für die Beschichtung aller weißen Haushaltsgeräte (Waschmaschinen, Kühlschränke, Wäschetrockner) durchgesetzt. Der Lackverbrauch ist durch moderne Verfahren dabei erheblich gesenkt worden.

Technologie der Lackherstellung

Große Lackfirmen stellen sich die Ausgangsstoffen wie Alkyd-, Acrylharze häufig selbst her. Lackfabriken benötigen auch Pigmente mit entsprechender Korngröße, Farbechtheit und weitere Produkte der chemischen Industrie.

Die Lackherstellung umfasst die gleichmässige Einbringung und Benetzung der Pigmente in das Bindemittelsystem. Ein einfaches dispergieren durch Rühren reicht für viele Anwendungen nicht aus. Viele Pigmente können nur in bestimmten Bindemittelsystemen eingesetzt werden.

Für die gute Vermischung von Pigmenten und Lackbindemittel bei den Lackherstellern kommen viele Apparate zum Einsatz. Wichtig sind: Schnellrührer, Dissolver, Kneter, Trichtermühlen, Walzmaschinen, Kugel-, Rührwerksmühlen.

Manchmal enthalten Lacke noch unerwünscht grobe Partikel, die abgetrennt werden müssen. Bei diesem Prozess finden Schwingsiebe, Kartuschen-, Plattenfilter und Zentrifugen Anwendung.

Produktionsstatistik in Deutschland

Produktion von Lacken in Deutschland 2007'

Substanzklasse	Jahresproduktion in Tonnen	Umsatz in Mio. Euro
Anstrichstoffe für Innenanstrich Acryl-, Vinylpolymere)	650.135	576,755
Anstrichstoffe für Aussenanstrich	176.141	249,73
Anstrichlacke auf Alkydharzbasis	23.772	85,37
Lacke, Dispersionslackfarben	99.397	292,52
Anstrichfarben und Lacke auf Basis von Polyestern (nichtwässrig)	62.058	282,87
Anstrichlacke auf Alkydharzbasis (luftrocknend)	86.494	279,13
Anstrichlacke auf Alkydharzbasis (wärmetrocknend)	19.343	72,52
Anstrichlacke auf Polyurethanbasis	65.873	340,28
Anstrichlacke auf Epoxydharzbasis	70.936	274,48

Weitere Einteilungen

Aufgrund der Vielfalt der Lacke sind verschiedene Arten der Einteilung üblich.

Häufig werden Lacke nach Formulierungs- oder Verarbeitungsgesichtspunkten eingeteilt, etwa nach Art des Bindemittels (Beispiel: Nitro-Lacke), Art des Lösemittels (Beispiel: Spiritus-Lacke), Trocknungsweise (Beispiel: Einbrennlacke) oder Anwendungsgebiet (Beispiel: Autolack).

Die Unterteilung nach Oberflächeneigenschaften teilt Lacke nach dem Erscheinungsbild der Oberfläche. Die Art der Formulierung kann stumpfmatte (z. B. Softfeel-Oberflächen im Kfz-Innenraum) bis hochglänzende (z. B. Klavierlacke) Oberflächen erzeugen. Ebenso können je nach Art der Formulierung glatte bis hochstrukturierte (z. B. Hammerschlaglack) Lacke erzeugt werden.

Traditionelle Lacke werden aus Pflanzen gewonnen, z.B. aus Harzen wie Copal und Kolophonium, der Schellack aus den Absonderungen einer asiatischen Läuseart und der Schwarzlack der chinesischen Lackkunst aus dem Saft des Lackbaums.

Lacke werden teilweise auch nach speziellen Eigenschaften (mehr oder weniger willkürlich) klassifiziert. Ein Klarlack ist transparenter Lack, der keine farbgebenden Pigmente enthält. Spannlack spannt beim Trocknen Papier und Gewebe, festigt diese und imprägniert sie. Ein Tauchlack ist ein Lack, der durch Eintauchen des Werkstücks in den Lack aufgetragen wird (siehe anodische und kathodische Tauchlackierung). Effektlacke zeigen je nach Blick- und Beleuchtungsrichtung einen sogenannten Flop, also eine Helligkeits- oder Farbveränderung zeigt.

Weitere spezielle Lacke stellen beispielsweise Acrylfarbe, Alkydharzlack, Autolack, Geigenlack, Japanlack, Kelterlack, Leitlack, Nagellack, Nitrozelluloselack, Pulverlack, Siegellack, Schleiflack (Klavierlack), Schutzlack oder Silikonharzlack dar.

Anwendungsgebiete

Lacke werden überall dort verwendet, wo Oberflächen dauerhaft vor Witterung und anderen Einflüssen geschützt werden müssen.

Vielfach fand Lack auch Verwendung in Kunst- und Kunsthandwerk bei der farblichen Gestaltung von Oberflächen, also in der Malerei, der Lackschnitzerei und der Lackmalerei. Ausgangspunkt dieser Entwicklung war China. Das weltweit einzige Museum für Lackkunst steht in Münster (Westfalen)

Tabletten kann man mit für den Menschen ungiftigen Lacken überziehen, um die Freisetzung der Wirkstoffe zu steuern oder diese zu schützen (Filmtablette).

Sonstiges

Moderne Bindemittel werden als Dispersion in wässriger Lösung oder gelöst im Lösemittel als Einkomponentensystem (1K-Lacke) angeboten. Bei Zweikomponentensytstemen (2K-Lacke) besteht das Bindemittel aus Harz und Härter. Diese werden getrennt gelagert. Kurz vor dem Verarbeiten werden die beiden Komponenten gemischt. Sie reagieren chemisch und härten (ohne Trocknung) aus. Manche 2K-Lacke enthalten keine Lösungsmittel. Traditionelle Bindemittel sind u. a. natürliche Harze und Öle (Ölfarbe), Pflanzenbestandteile (Chinalack, Japanlack), Ei (Eitempera), Gummi Arabicum (Aquarellfarbe), Kalk (Kalkfarbe), Leim (Leimfarbe), Teer (mittlerweile verboten, da krebserregend) oder Bitumen.

Liegt das Bindemittel nicht in flüssiger Form vor, benötigt man als zusätzlichen Bestandteil ein Lösemittel, das in der Lage ist, das Bindemittel aufzulösen. Lösemittel in physikalisch trocknenden Lacken müssen u. a. folgende Eigenschaften aufweisen: sie müssen farblos sein, das Bindemittel nicht negativ beeinflussen und rückstandslos verdunsten. Da die meisten Lösemittel für Lacke organische Lösemittel sind, die teilweise giftig oder feuergefährlich sind, tendiert man immer mehr zu lösemittelfreien Systemen, also zu Pulverlacken oder Suspensionen von Lackpartikelteilchen in Wasser. Eine weitere Möglichkeit, lösemittelfrei (emissionsfrei) zu arbeiten besteht darin, strahlenhärtende Lacksysteme einzusetzen (Strahlenhärtung). Bei dieser Technologie dient ein Monomer als „Lösemittel“, das während der Härtung in den Lackfilm einpolymerisiert. Als Strahlenquelle dient meist eine UV-Hochleistungslampe.

Soll die natürliche Transparenz des Bindemittels (oft mit gelbem Farbstich) verändert werden, müssen Pigmente zugegeben werden. Füllstoffe werden zur Einstellung einer definierten Oberflächenstruktur oder zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften verwendet. Additive runden die Lackkomposition ab. Mit ihrer Hilfe wird z. B. die Lagerfähigkeit oder Verarbeitbarkeit verbessert.

Verarbeitung

Das Airless-Verfahren ist ein luftlos zerstäubendes Farbspritzverfahren, bei dem das Material allein über den Materialdruck zerstäubt wird. Beim Airmix-Verfahren handelt es sich um ein Spritzverfahren mit hydraulischem Druck, bei dem das Zerstäuben der Farbe durch Druckluft unterstützt wird. Unter „Beilackieren“ versteht man das Lackieren der an die beschädigte Fläche angrenzenden Bereiche zum Zweck der Farbtonangleichung.

Literatur

• H. Kittel: Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen, Bd. 6 (- 10), S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2008; ISBN 978-3-7776-1016-0
• P. Nanetti: Lack für Einsteiger; Vincentz Verlag; Hannover; 1999; ISBN 3878705530
• P. Nanetti: Lackrohstoffkunde; Vincentz Verlag; Hannover; 2000; ISBN 3878705603
• P. Nanetti: Lack von A bis Z; Vincentz Verlag; Hannover; 2004; ISBN 3878707878
• T. Brock, M. Groteklaes, P. Mischke: Lehrbuch der Lacktechnologie; 2. Auflage; Vincentz Verlag; 2000; ISBN 3878705697
• A. Goldschmidt, H. Streitberger: BASF Handbuch Lackiertechnik; Vincentz Verlag; Hannover; 2002; ISBN 3878703244
• B. Müller, U. Poth: Lackformulierung und Lackrezeptur: Das Lehrbuch für Ausbildung und Praxis; Vincentz Network; 2006; ISBN 3878701705
• Ullmann's Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 15, Stichwort: Lack, S. 592 - 700
• Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 5. Auflage, Band 18, Stichwort: Paints and Coatings
• Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Fifth Edition, Volume 18, Paints
• H. Römpp: Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben; 1998; Thieme; Stuttgart; ISBN 9783137760016
• Claudia Borchard-Tuch: Damit der Lack dran bleibt, Chemie in unserer Zeit, 2004, 38, 209 - 211
• Dr. Dieter Gräf: „Lacke“, Praxis der Naturwissenschaften (PdN) – Chemie, Jahrgang 1995, S. 25 – 31

Weblink

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