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Know-how in der Oberflächentechnik

Um Oberflächen vor Schmutz, Feuchtigkeit, Schweiß, mechanischen Beschädigungen oder Reinigungsmitteln zu schützen, kann man sie unter anderem mit Lacken, Wachsen oder Ölen behandeln.

Vorbehandlung der Furnieroberflächen

Für wässrige Lacksysteme wird die Oberfläche von Buche-Schälfurnieren mit Körnung 150 geschliffen. Bei allen Edelfurnieren ist der Schliff mit Körnung 180 für eine hochwertige Oberfläche optimal. Formteile, die geölt und gewachst werden sollen, erhalten einen Schliff mit 220–240er Korn.

Hydrolacke

Hydrolacke verdanken ihren Namen dem Lösemittel Wasser. Dabei ist die Problematik zu lösen, dass der sich nach der Verdunstung des Wassers ergebene Lackfilm nicht wasserlöslich sein darf. Es müssen also wasserfeste Bindemittel eingesetzt werden, die sich nicht mit dem Wasser verbinden können.

Um sie einsetzen zu können, bedient man sich eines Tricks: Wasserfeste Lackbindemittel werden als allerfeinste Tröpfchen von einer Größe von 100 bis 10.000 Nanometer in Wasser verteilt. Durch den Zusatz von Tensiden werden diese Tröpfchen in der Lackdispersion bis zur Verarbeitung in Schwebe gehalten. Bei der spätere Trocknung und Filmbildung wird der Abstand zwischen den Bindemitteltröpfchen immer kleiner, bis sie einen homogenen, zusammenhängenden Film bilden. Die chemische und physikalische Widerstandsfähigkeit von Wasserlacken ist gut bis sehr gut und erreicht inzwischen das Qualitätsniveau von PUR-Lacken. Da der trockene Wasserlackfilm aus ineinander geflossenen Bindemitteltröpfchen besteht, erscheint eine Wasserlackfläche häufig etwas milchig. Das Holz verliert dadurch ein wenig seinen natürlichen Charakter und wird nicht wie bei anderen Lacken angefeuert. Wasserlacke kommen heute in allen Anwendungsbereichen zum Einsatz, insbesondere bei Oberflächen mit starker mechanischer Beanspruchung. Sie werden in transparenter und deckender Ausführung in allen RAL-, NCS-,Pantone- und Sikkens-Farbtönen produziert.

Beizen von Holzoberflächen

Soll die Holzstruktur besonders betont oder die natürliche Farbe des Holzes angepasst, verändert oder sollen natürliche Farbschwankungen ausgeglichen werden, so benötigt man eine Einfärbung des Holzes, die in das Holz eindringt und nicht als Farblack auf der Fläche bleibt.

Beizen erfüllen diese Anforderungen. Ihre Farbbestandteile dringen tief ins Holz ein. Sie können je nach Beizart die Holzmaserung hervorheben oder auch unterdrücken. So entsteht entweder ein positives oder negatives Beizbild. Je nach Anforderung werden Beizen auf Basis organischer Lösemittel und/oder auf Wasserbasis eingesetzt. Die farbgebenden Substanzen sind von höchster Lichtechtheit. Beize hat keine schützende Funktion. Sie wird daher immer mit oberflächenschützenden Schichten versiegelt. Für das Beizen von Formteilen aus Holz bieten sich die folgenden beiden Beizen an:

Hydrobeizen

Umweltfreundliche Hydrobeizen sind wasserlösliche Farbstoffbeizen mit bis zu acht Prozent Alkoholanteil. Sie können in jedem gewünschten Farbton abgemischt werden und erzeugen ein positives Beizbild.

Wischbeizen

Wisch- oder Lackbeizen enthalten als farbgebende Substanz feinste unlösliche Pigmente und Farbstoffe von höchster Lichtechtheit. Die unlöslichen Pigmente lagern sich in und zwischen den Holzfasern ab und ergeben positive Beizbilder. Der Holzton wird „angefeuert”.

Öle und Wachse

Während die oben erwähnten Lacksysteme auf synthetische Bindemittel aufbauen, basieren Öle und Wachse auf natürlichen Löse- und Bindemitteln vielfältigster Art. Für die industrielle Oberflächenbehandlung wird eine Kombination aus Ölen und Wachsen verwendet. Diese Kombination wird appliziert und poliert. Die Öle dringen dabei in die oberen Holzschichten ein und schützen das Holz gegen Feuchtigkeit. Wachse bringen eine gewisse Beständigkeit gegen mechanische Belastung und gegen Beanspruchung durch Chemikalien. Die Wachsoberfläche kann in verschiedenen Glanzgraden aufpoliert werden. Sie führt zu einer als hochwertig empfundenen Haptik. Beschädigungen von geölten und gewachsten Holzoberflächen können auch vom Laien leicht repariert werden. Geölte und gewachste Möbel können bei entsprechender Pflege ihr hochwertiges Erscheinungsbild (natural look) sehr lange behalten. Das beweisen zahlreiche historische Möbel.

PUR-Lacke

Sie härten durch Verdunsten des Lösemittels bei gleichzeitigem Ablauf einer chemischen Additionsreaktion zwischen Stammlack und Härter. Durch diese chemische Reaktion des Polyurethans erhält man eine extrem widerstandsfähige Oberfläche mit ausgezeichneten Eigenschaften. Sie ist hart, abrieb-, schlag- und kratzfest.

Gleichzeitig ist der Lackfilm von guter Elastizität. Hervorragend ist auch die Beständigkeit gegen die meisten Haushaltschemikalien und -reiniger. PUR-Lacke gibt es sowohl in transparenter (natur) als auch in deckender Ausführung in allen RAL- und NCS-Farbtönen. Durch Strukturgeber (Quarzsand, Polyacryle, Glaskügelchen usw.) lässt sich eine sympathische Haptik herstellen. Auf Grund dieser Eigenschaften werden PUR-Lacke für die Lackierung hochwertiger Möbel eingesetzt.

Lackverarbeitung

Für industrielle und handwerkliche Verarbeitung ist Spritzen für Formteile aus Holz das bedeutendste Verfahren. Beim Lackieren mit einer Spritzpistole tritt der Lack unter Druck an der Spritzdüse aus, wo er mit Druckluft pneumatisch in feine Tröpfchen zerstäubt wird. Gleichzeitig lenkt der Luftstrahl den Lacknebel auf die zu lackierende Oberfläche. Das Spritzverfahren hat den Vorteil, dass sehr gleichmäßige, glatte Lackschichten auf nahezu beliebig dreidimensional geformten Teilen zu erreichen sind. Für die Serienlackierung sind automatische Sprühanlagen und Lackspritzroboter entwickelt worden.

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Lackaufbau

Die Anforderungen an die Lackierung einer Holzoberfläche können sehr vielfältig sein. So soll das Holz beispielsweise farblich optimiert werden; Farbunterschiede im Holz sollen ausgeglichen werden. Die Struktur der Holzmaserung soll meistens betont, die Rauigkeit von Holz soll dabei jedoch überdeckt werden. Der Lack muss unter allen Umwelteinflüssen langlebig haften und das Holz gegen Umwelteinflüsse (Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit, Chemie, mechanische Belastung) wirkungsvoll schützen.

Dabei soll außerdem eine angenehme Haptik mit gewünschten Glanzgrad entstehen. Und das Ganze sollte schließlich auch noch mit einem angenehmen Geruch verbunden sein. Diese vielfältigen besonderen Anforderungen können durch einen Universallack nicht mehr erfüllt werden. Vielmehr werden Speziallacke in der richtigen Reihenfolge auflackiert, um damit das gewünschte Eigenschaftsbild der Gesamtbeschichtung zu erhalten. Dabei entsteht aber keineswegs eine extradicke Lackbeschichtung. Denn die Schichtstärke eines modernen Lacks ist nichtgrößer als 25 μ. Weil sich eine Möbelbeschichtung meist aus nicht mehr als vier Lackschichten aufbaut, ergibt sich auf diese Weise eine Gesamtstärke der mehrlagigen Lackschicht, die in der Regel 1/100 mm nicht überschreitet. Diese geringen Werte machen deutlich, dass besonders bei dreidimensional geformten Teilen die handwerkliche Fertigkeit des Lackierers nicht hoch genug einzuschätzen ist. Denn der Lack muss bei diesen geringen Schichtstärken gleichmäßig auf das Formholzstück aufgebracht werden. Nach jedem Lackiergang muss er trocknen bzw. härten und die Oberfläche für den nächsten Lackiervorgang vorbereitet, geschliffen und gereinigt wird.

Glanzgradmessung

Bei der Glanzmessung mit einem Reflektometer (Glanzmessgerät) wird ein Lichtstrahl in einem bestimmten Winkel auf die zu messende Oberfläche geführt. Gemessen wird dann die Menge des Lichts, welches unter dem Reflexionswinkel wieder abgestrahlt wird. Die Maßeinheit eines Glanzmessgerätes ist GU (gloss units bzw. Glanzeinheit).

Die Skala für die Glanzeinheit basiert auf dem Referenzwert, der bei einem polierten, schwarzen Glasstandard mit definiertem Brechungsindex erreicht wird. Bei einer Kalibrierung wird dieser Referenzwert als 100 GU festgesetzt. Der zweite Referenzpunkt der Skala liegt bei 0 GU, dem Messwert, der bei einer perfekt matten Oberfläche erreicht wird. Die Glanzgrade der meisten nichtmetallischen Oberflächen (Lacke, Papier, …) liegt in dem Bereich zwischen 0 und 100. Der Winkel, unter dem gemessen wird, ist je nach Material und dem erwarteten Glanzgrad in den einschlägigen Normen festgelegt. Er wird so gewählt, dass die Sensitivität des Detektors möglichst gut ausgenutzt wird. In mehreren Normen sind die drei Winkel 20°, 60° und 85° spezifiziert. Nach ISO 2813 wird zunächst der Glanzgrad bei einem Winkel von 60° gemessen. Liegt der Messwert bei dieser ersten Messung oberhalb von 70 GU wird der Messwinkel auf 20° reduziert. Liegt er unterhalb von 10 GU wirder auf 85° vergrößert. Andernfalls kann der Messwert übernommen werden. Moderne Glanzmessgeräte führen diese Winkelanpassung automatisch durch.

Glanzgrad

Der Glanzgrad GU (gloss units bzw. Glanzeinheit) ist ein wichtiges Produktmerkmal für lackierte Oberflächen. Je nach Oberflächenbeschaffenheit wird das einfallende Licht unterschiedlich reflektiert, so dass die Oberfläche mehr oder weniger stark glänzt. Der Glanzgrad kann nach Kundenwunsch eingestellt werden. Die EN ISO 2813 hat die Glanzgrade neu eingeteilt. Es gibt eigentlich nur noch

G1 = glänzend

G2 = mittlerer Glanz

G3 = matt

Ein nationaler Spielraum ist aber beibehalten worden. In Deutschland gibt es daher weiter die marktüblichen Glanzgrade:

glänzend/hochglänzend, typischer Glanzgrad mit Lösemittellack: > 90 GU (20°)
halbglänzend, typischer Glanzgrad mit Hydrolack: ca. 70 GU (20°)
seidenglänzend, typischer Glanzgrad mit Hydrolack: ca. 50 GU (60°)
seidenmatt, typischer Glanzgrad mit Hydrolack: ca. 30 GU (60°)
matt, typischer Glanzgrad mit Hydrolack: ca. 15 GU (60°)
stumpfmatt, typischer Glanzgrad mit Lösemittellack: < 10 GU (85°)

Entscheidend für den Glanzgrad sind der Untergrund und die Auftragsmenge des Lacks. Gerade durch die Texturen von Furnieren kann der Glanzgrad schon auf einer Musterfläche schwanken. Den gewünschten Glanzgrad zu erzeugen erfordert deshalb viel Erfahrung des Lackierers. Trotz objektiver Messvorgänge ist das Urteil des menschlichen Auges das ausschlaggebende Kriterium.

Lackaufbau – Bindemittel

Die Basis jeden Lacks. Sie führen beim Trocknungs- oder Härtungsprozess zum fertigen Lackfilm. Meist nutzt man als Lackbindemittel verschiedene, technisch veredelte Naturprodukte. Aus den Bindemitteln, die häufig auch in Kombinationen eingesetzt werden, entsteht durch physikalische Trocknung und/oder Härtung (Reaktion mit Luftsauerstoff oder einem chemischen Härter) der fertige Lackfilm.

Lösungsmittel werden in der Regel ausschließlich zur Steuerung der Filmbildung eingesetzt und sind im fertigen Lackfilm also nicht mehr vorhanden. Schon aus Blickwinkel des Rohstoffeinsatzes ist es deshalb zweckmäßig, den Lösungsmittelgehalt so gering wie möglich zu halten. Natürlich sprechen auch Umwelt und Arbeitsschutzgründe für eine weitgehende Reduktion von organischen Lösungsmitteln in Lacken. Aus diesen Gesichtspunkten werden verschiedene Ansätze verfolgt:

Entwicklung von niedrigviskosen Bindemitteln, die nur geringe Lösungsmittelmengen benötigen (High-Solid-Lacke).
Reduzierung der benötigten Lackmenge, um bestimmte Oberflächeneigenschaftsbilder zu erzielen. In den letzten 20 Jahren konnte die mittlere benötigte Lackmenge zur ausreichenden Lackbildung mehr als halbiert werden.
Rückgewinnung von flüchtigen Lösungsmitteln aus der Abluft.
Einsatz von umweltfreundlichen Lösungsmitteln (zum Beispiel Wasser).

Lackaufbau – Lösungsmittel

Sie verringern die Lackviskosität so, dass eine einwandfreie Verarbeitung durch Streichen, Spritzen, Tauchen, Gießen oder Walzen möglich ist. Durch die richtige Lösungsmittelkombination wird die Bildung eines glatten, glänzenden Lackfilms unterstützt. Bei Trocknung und Aushärtung des Lackfilms verdunsten oder verdampfen dann diese Mittel. Lösungsmittel müssen so gewählt werden, dass sie nicht mit anderen Inhaltsstoffen des Lackes reagieren.

Durch diesen Lackfilm werden farbgebende Pigmente und Lackhilfsstoffe eingeschlossen. Je nach Struktur der Mittel erhält man harte, abriebfeste, elastische, chemikalienbeständige, lichtechte Oberflächen. Bindemittel können schwer entflammbar sein. Sie können spezielle hautsympathische Haptiken haben oder rutschhemmende Eigenschaften aufweisen.

Lackaufbau – Füllstoffe

Sie erhöhen das Volumen eines Stoffgemischs ohne wesentlichen Eigenschaften zu ändern.

Lackaufbau – Pigmente

Sie sind im Bindemittel fein verteilt und geben dem Lack im Wesentlichen die Farbe. Brillanz, Licht- und Wetterbeständigkeit sind weitere Anforderungen, die sie erfüllen müssen.

Lackaufbau – Hilfsstoffe

Oberbegriffe für eine Vielzahl von Hilfs- und Zusatzstoffen, die Lacken bestimmte Produkt- und Verarbeitungseigenschaften geben. Netzmittel mindern die Oberflächenspannung, lassen den Lack gut verlaufen und verhindern Eindicken und Flockenbildung; Mattierungsmittel mindern den Glanzgrad; UV-Schutzmittel absorbieren die ultraviolette Strahlung des Sonnenlichtes und wirken gegen eine Altersversprödung und Vergilben; Weichmacher verleihen dem Lackfilm Elastizität; Schwebemittel verteilen die Lackbestandteile gleichmäßig in der Flüssigkeitsphase.

Lackpflege

Grundsätzlich erreichen Lacke ihre volle Belastbarkeit erst nach der vollständigen Aushärtung. Während der ersten vier Wochen nach der Lackierung sollten deshalb erhöhte Beanspruchungen durch Alkohol, Desinfektionsmitteln, Kratzen und Ähnliches möglichst vermieden werden. Während dieser Zeit sollte die lackierte Oberfläche nur mit einem weichen Tuch entstaubt werden. Danach kann die Pflege mit einem feuchten Lappen vorgenommen werden.

Schrammen und Kratzer lassen sich problemlos beseitigen. Sie werden mit Möbelhartwachs im entsprechenden Farbton gefüllt und mit Lack oder Lasur überzogen. Pflegemittel, die Silikone oder Scheuermittel enthalten, sind nicht zu empfehlen. Die Oberfläche kann verkratzen. Bei offenporiger Lackierung können graue Poren entstehen. Stark verschmutzte Holzoberflächen lassen sich mit lauwarmen Seifenwasser (ca. 5 %) reinigen.

Tampondruck

Nach der Grundierung lassen sich Formteile aus Holz sehr gut mit Tampondruck veredeln. Der Tampondruck ist ein indirektes Tiefdruckverfahren, bei dem die Druckfarbe durch einen elastischen Tampon aus Silikonkautschuk von der Druckform auf das Formteil übertragen wird. Vor Abrieb schützt die abschließende Lackierung. Mit dem Tampondruck lassen sich Formteile grafisch veredeln.