Mehr Glanz und weniger Kratzer im Autolack

Klarlack iGloss® von BASF schützt Fahrzeuge langfristig vor Mikrokratzern

Die Farbe und der Glanz des Autolacks spielen bei der Entscheidung, ein neues Automobil zu kaufen, eine wichtige Rolle. So soll laut einer Schätzung jeder vierte Pkw-Käufer bereit sein, wegen eines besonders attraktiven Lacks die Automarke zu wechseln.1 Doch auch der schönste Lack leidet im Laufe seines Lebens unter den vielen äußeren Einflüssen, denen er ausgesetzt ist. Dazu gehören Witterungseinflüsse wie Sonne, Regen, Schnee und Temperaturwechsel, aber auch Streusalz, Baumharz und Vogelkot. All dies greift den Lack an. Ein weiteres Problem sind kleinste Kratzer, die vor allem durch Schmutz auf der Oberfläche der Karosse verursacht werden, sobald beispielsweise Bürsten in der Waschanlage den Lack reinigen. Summieren sich die Kratzer im Laufe der Zeit, kann der Autolack stumpf und unansehnlich werden. Schützen vor diesen mechanischen Beanspruchungen und Witterungseinflüssen soll der Klarlack – die oberste von vier Schichten einer Autolackierung. Damit der Klarlack seine Schutzfunktion erfüllen kann, darf er weder zu hart noch zu weich sein. Ist der Lack zu hart, fehlt ihm die nötige Witterungsbeständigkeit, er wird spröde und splittert schnell. Ist er hingegen zu weich, schützt er meist nicht mehr ausreichend vor Mikrokratzern sowie Chemikalien wie etwa Kraftstoffen, die beim Tanken den Lack benetzen können. Mit dem innovativen iGloss hat BASF einen Autoklarlack entwickelt, dem dieser Spagat gelingt und der so dem Auto deutlich länger ein glanzvolles Aussehen beschert als herkömmliche Lacke.

Bisherige Standard-Klarlacke für Autos bestehen nahezu ausschließlich aus organischem Material, sogenannten Polymeren, also langkettigen und verzweigten Kunststoffmolekülen. iGloss dagegen setzt sich aus zwei Werkstoffen zusammen, die zu einem nanostrukturierten Netzwerk verbunden sind. Der Hybridwerkstoff besteht zu 90 bis 95 Prozent – je nach Einsatzgebiet – aus organischem Material, das die Lackmatrix bildet. Das macht den Lack flexibel und elastisch und sorgt für eine hohe Witterungsbeständigkeit. In die organische Matrix eingebettet sind fünf bis zehn Prozent anorganisches Material, sogenannte Silikat-Nanocluster, die besonders hart und kratzfest sind. Diese Cluster aus Silikat bestehen aus wenigen Atomen und sind homogen und dicht im Netzwerk verteilt. Die organischen und anorganischen Bestandteile sind dabei fest, aber elastisch miteinander verbunden. Dadurch federt der Klarlack, wenn beispielsweise in der Waschanlage die Bürste auf ihn trifft, sofort zu etwa 90 Prozent wieder zurück. Dies bezeichnet man als „elastische Rückstellung“ oder auch „instant reflow“, wie Lackexperten dies nennen. Herkömmliche Klarlacke dagegen erreichen nur Rückstellwerte von etwa 70 Prozent. Der entstehende Mikrokratzer bleibt beim neuen BASF-Lack deutlich flacher und ist damit weniger sichtbar.

„In fünf Jahren Forschungs- und Entwicklungszeit ist es gelungen, die Vorteile von harten anorganischen und weichen organischen Materialien miteinander zu vereinen“, sagt der Chemiker Dr. Matthijs Groenewolt, der iGloss bei BASF verantwortlich entwickelt hat. Die besondere Nanostruktur des Netzwerks bildet sich erst, wenn der Lack unter Zusatz eines Härters zusammen mit einem Katalysator bei einer Temperatur von etwa 140 Grad Celsius auf der Oberfläche des Autos eingebrannt wird. Bei Bedarf kann das Netzwerk auch bei niedrigeren Temperaturen durch die Auswahl eines passenden Katalysatorsystems ausgebildet werden. „Mit dieser Hybridstruktur erreichen wir eine hohe und nachhaltige Kratzfestigkeit. Zudem ist iGloss deutlich witterungsstabiler und flexibler als andere hoch vernetzte Klarlacksysteme“, ergänzt Groenewolt.

Doch der innovative Klarlack zeichnet sich nicht nur durch eine hohe Kratzfestigkeit aus. Auch die Bewitterungsresistenz, die Beständigkeit also gegenüber Sonne, Regen und Temperaturwechseln, ist überdurchschnittlich gut. Ein Labortest unter Extrembedingungen, mit sehr hohen Temperaturen und gleichzeitig hoher Strahlungsintensität, machte den Unterschied zwischen iGloss und herkömmlichen Klarlacken deutlich: Der neue Lack bewahrte auch nach 4.500 Stunden seinen Glanz zum größten Teil; andere Klarlacke dagegen waren bei diesem außergewöhnlichen Belastungstest matt geworden und zeigten Risse. Dabei sind die Belastungen, die bei der Bewitterung auf den Klarlack wirken, unterschiedlich: Während die UV-Strahlung der Sonne zur Radikalbildung führt und die polymere Lackmatrix abbauen kann, sorgen Temperaturwechsel für Spannungen im Material. Praxisuntersuchungen unter Alltagsbedingungen mit anschließenden Kratztests bestätigten die Laborergebnisse: Bei Oberflächen, die mit iGloss lackiert sind, hält der Glanz etwa doppelt so lang wie bei herkömmlichen Klarlacken. Darüber freut sich jeder Autobesitzer – und das nicht nur, weil der Wagen länger aussieht wie neu, sondern auch, weil sein Wertverlust sich damit verlangsamt.

Trotz seiner innovativen Zusammensetzung lässt sich der neue Klarlack mit den vorhandenen Lackieranlagen ohne große Veränderungen verarbeiten. Dies konnten erfolgreiche Testläufe bei mehreren Automobilherstellern bestätigen. Nach ausgezeichneten Resultaten bei Pilotversuchen wird er seit Mitte 2011 in der Serienproduktion eingesetzt. Als erster Automobilbauer weltweit verwendet ihn Daimler im Werk Bremen für die Lackierung mehrerer Modelle, darunter beispielsweise der Mercedes SLK. Auch andere Hersteller zeigen sich sehr interessiert, sodass künftig noch weitere Automodelle auf den Markt kommen werden, die mit dem innovativen, hoch kratzfesten iGloss lackiert sind.

1 Quelle: Fonds der Chemischen Industrie, im Verband der Chemischen Industrie e. V., in Kooperation mit Deutsches Lackinstitut GmbH, Frankfurt, März 2003.

Die Infobox

Der Schichtaufbau eines modernen Autolacks
Bei einem Automobil sind je nach Modell 15 bis 25 Quadratmeter Fläche zu lackieren. Dafür werden insgesamt 12 bis 15 Liter Lack benötigt. Die Lackschicht ist dabei im Ganzen nur 100 bis 110 Mikrometer, also etwa einen Zehntelmillimeter, dick. Das ist vergleichbar mit dem Durchmesser eines menschlichen Kopfhaares (etwa 100 Mikrometer).

1. Kathodische Tauchlackierung (KTL): Nach einer Vorbehandlung der Flächen mit Zinkphosphat erfolgt zunächst die kathodische Tauchlackierung. Dabei wird die Karosserie für etwa drei bis fünf Minuten in ein Becken mit einer wässrigen Dispersion – bestehend aus Vernetzer und Bindemittel – eingetaucht. Nun wird eine Gleichspannung von 250 bis 500 Volt an die Karosserie und eine im Becken befindliche Gegenelektrode angelegt. Elektrisch geladene Lackpartikel lagern sich auf der Karosserie ab und bilden dort eine etwa 20 Mikrometer dicke Schicht. Sie schützt vor allem vor Korrosion.

2. Füller: Als Nächstes wird der Füller aufgetragen. Diese etwa 30 Mikrometer dicke Polymerschicht (oft Polyester oder Polyurethan) hat die Aufgabe, kleinere Unebenheiten der Oberfläche auszugleichen. Aus diesem Grund enthält sie anorganische Füllstoffe wie Kaolin, Kreide oder Talkum. Zudem verbessert sie die Haftfestigkeit und den Korrosionsschutz. Weil diese Schicht besonders elastisch ist, verhindert sie ein Absplittern des Lacks bei Steinschlag, indem sie die Energie des Aufpralls aufnimmt und ableitet.

3. Basislack: Nun wird der Basislack aufgetragen. Diese Schicht ist ebenfalls ein Kunststoff und besteht meist aus Polyurethan. Mit nur etwa 15 Mikrometer Schichtdicke enthält sie aber die entscheidenden Elemente, die das Aussehen des Fahrzeugs bestimmen: Farb- und Effektpigmente, die man als Metallic- oder Perleffekte kennt und deren elegante Wirkung viele Autoliebhaber ganz besonders schätzen.

4. Klarlack: Erst der abschließend applizierte ein- oder mehrkomponentige Klarlack erzeugt die hochfeste und glänzende Schutzschicht. Diese etwa 40 Mikrometer dicke Schicht hat die Aufgabe, den Lack vor diversen Umwelteinflüssen zu schützen. Dazu gehören Sonne, Regen, Schnee und Temperaturwechsel, aber auch Luftschadstoffe, Streusalz, Baumharz und Vogelkot sowie mechanische Beanspruchungen.

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