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Wissenschaft im Alltag: Karosse in der Nasszelle

Die Lackierung eines Autos baut sich aus mehreren Schichten auf


Schutz gegen Korrosion und eine ansprechende Optik, das sind die wichtigsten Funktionen der etwa 90000 Tonnen Lack, die pro Jahr in Deutschland auf fast 6 Millionen Neuwagen aufgetragen werden. Jede Karosserie durchläuft dabei nicht weniger als fünf verschiedene Beschichtungsprozesse, bevor ihre neue Außenhaut allen technischen und visuellen Anforderungen genügt.

Autolacke bestehen üblicherweise aus mehreren leichtflüchtigen Komponenten, heute meist auf Wasserbasis, und nichtflüchtigen Bestandteilen, die nach dem Aushärten des Lacks auf der Karosserie verbleiben: Bindemitteln, Pigmenten, Füll- und Hilfsstoffen. Damit eine Mischung dieser Substanzen dauerhaft auf Metall haftet, muss dieses vorbehandelt werden. Eine phosphorsäurehaltige Lösung raut dazu seine Oberfläche auf und erzeugt eine Schicht aus Phosphaten, beispielsweise bei einer bereits verzinkten Karosserie aus Zinkphosphat sowie Phosphaten von Mangan und Nickel. Weil deren Kristallgitter dem des Metalls sehr ähnelt und die Sauerstoffatome der Phosphatgruppen eine große Neigung zur Bindung an das Metall aufweisen, haftet ein solcher Untergrund besonders zuverlässig. Andererseits vermittelt er auch zum Epoxidharz der Grundierung eine gute Adhäsion, denn dessen elektrisch polare Gruppen wechselwirken mit dem Phosphat.

In einem Bad wird diese Grundierung elektrochemisch aufgetragen. Sie trägt den Hauptanteil am Korrosionsschutz. Unebenheiten gleicht ein Füllerlack aus. Seine Bindemittel sind Polyester oder Polyurethane, ihre Elastizität macht den gesamten Schichtaufbau unempfindlicher gegen Stein- und Splittschlag.

Erst der nun folgende Basislack gibt der Lackierung ihre Farbe oder ruft besondere Lichteffekte hervor. Unilacke enthalten Buntpigmente, Metallic-lacken setzen die Hersteller mikroskopische Aluminiumplättchen zu, für Perlglanz oder Farbflop – Farbänderungen je nach Betrachtungsrichtung – zeichnen metalloxidbeschichtete Glimmerpartikel verantwortlich (Spektrum der Wissenschaft, Spezial Farben, 4/2000; Spektrum der Wissenschaft 10/1997, S. 99). Prestigeträchtige Sonderlackierungen, die das Changieren von Seidenstoffen oder das Schillern von Schmetterlingsflügeln nachahmen, kosten oft einige tausend Euro mehr als die Standardausführung.

Eine Klarlackschicht auf Acrylat-Grundlage versiegelt schließlich den Basislack und verleiht ihm Glanz, Witterungsbeständigkeit und in gewissem Maße auch Kratzfestigkeit.

Füller, Basis- und Klarlack werden zum größten Teil elektrostatisch von Automaten in Reinraumkabinen aufgesprüht, jeder an einer eigenen Station. Üblicherweise verfügt jede über einen "Dachautomaten" mit drei Zerstäubereinheiten für die Lackierung von Motorhaube, Dach und Heckklappe sowie zwei "Seitenautomaten" mit je drei Einheiten für die seitlichen Karosserieteile. Die elektrostatischen Sprühtechniken arbeiten äußerst effektiv: Etwa neunzig Prozent des eingesetzten schichtbildenden Materials kommen tatsächlich auf der Karosserie an.

Die einzelnen Lackschichten härten bei 120 bis 180 Grad Celsius in Durchlauftrocknern mit Umluft oder Wärmestrahlung aus. Grundierung, Füller und Klarlack werden außerdem an verunreinigten Stellen geschliffen und gesäubert (der Basislack würde durch das Schleifen unschöne Riefen zeigen). Bis eine Karosserie diese Abfolge durchlaufen hat, vergeht heutzutage etwa eine Arbeitsschicht von sieben Stunden.


Wussten Sie schon?


- Wasserbasislacke enthalten immer noch 10 bis 15 Prozent organische Lösemittel, Wasserfüller fünf bis sieben Prozent. Diese Lacke ergeben nur dann optimale Resultate, wenn Temperatur, Luftfeuchtigkeit und sogar die Luftgeschwindigkeit in der Lackierkabine genau und konstant gehalten werden. Typische Werte sind: 23 +/-3 Grad Celsius und 65 +/-5 Prozent Feuchtigkeit.

- Von etwa 15 Kilogramm flüssiger Beschichtungsmittel verbleiben nach dem Einbrennen und dem damit verbundenen Abdunsten von Lösemitteln und Wasser rund acht Kilogramm als Feststoff auf dem Metall.

- Mit den Nitrolacken, Lösungen von Nitrozellulose in organischen Estern, begann in den 1920er Jahren die Fließbandlackierung von Kraftfahrzeugen, fast vierzig Jahre nach den ersten motorisierten "Velocipeden" von Carl Benz. Nach dem Aufspritzen waren die Lackschichten innerhalb weniger Minuten trocken und schleifbar, erlaubten also kurze Taktzeiten.

- Metalleffektlacke glänzen nur dann, wenn sich die 25 bis 45 Mikrometer großen Aluminiumplättchen im nassen Lackfilm parallel zur Oberfläche ausrichten. Hohe Flüssigkeitsanteile und dadurch starke Schrumpfung beim Trocknen erleichtern diese Orientierung, Additive verhindern ein Verwirbeln.

Aus: Spektrum der Wissenschaft 6 / 2003, Seite 73
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

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