Peter Gross

Jeder kennt den Aufdruck auf Lackdosen: "Vor Gebrauch gründlich aufrühren!"
Der Grund für diesen Hinweis liegt vor allem an den im Lack fein verteilten Feststoffen wie Füllstoffen, Pigmenten und/oder Lackadditiven wie Wachsen. Diese Feststoffe besitzen eine relativ hohe Dichte und sinken mit der Zeit ab. Das Aufrühren gewährleistet das Herstellen einer gleichmäßigen Beschichtung.
Was der Lackierer oder Anstreicher durch einfaches Aufrühren der Farbe bewerkstelligt, ist nur möglich, weil während der Produktion die Feststoffe mit viel Know-how eingearbeitet wurden oder wie es im Titel heißt, weil die Feststoffe durch Dispergieren feinst verteilt wurden.

Abbildung 1: "Teilchensorten" in einem Pigmentpulver

In einem Pulver unterscheidet man im Allgemeinen drei "Teilchensorten" (Abb.: 1)

1. Primärteilchen bestehen aus einem einzigen Partikel oder Kristall.
2. Aggregate bestehen aus mehreren an den Flächen zusammengewachsenen Primärteilchen (Pigmentkristallen) die bei harten Feststoffen, wie Titandioxid, dem wichtigsten Weißpigment normalerweise nicht mehr getrennt werden können.
3. Agglomerate bestehen aus mehreren aneinander gelagerten Primärteilchen und/oder Aggregaten.

Zur Zerteilung der Agglomerate in der Farbe muss Energie in Form von Scherkräften aufgewendet werden. Hierzu werden meistens Zahnscheibendissolver oder Perlmühlen (Schlagreibung zwischen vielen kleinen Keramik- oder Mineralperlen) verwendet. Bei der Dispergierung mittels Dissolver sollte auf die Einstellung des Donut-Effektes geachtet werden (siehe Abbildung in Aktuelle Wochenschau 2007, Woche 6).

Zur Beurteilung der Dispergiergüte werden verschiedene Methoden angewendet, wie z.B. der Glanz der Beschichtung (Teilchen größer als 0,6 µm stören den Glanz), der Grindometerwert (des Korndurchmessers; der Mahlansatz wird in eine keilförmige Vertiefung von 0 bis 100 µm gezogen, und die Schichtdicke, bei der die ersten Agglomerate sichtbar sind, wird ermittelt). Bei Titandioxidpigmenten kann auch der Glanzschleier (siehe aktuelle Wochenschau 2007, Woche 48 Abbildung 5) als Messgröße zur Beurteilung herangezogen werden. Abbildung 2 dokumentiert den unterschiedlichen Dispergierfortschritt zweier Titandioxidpigmente, was zeigt, dass die Güte der Pigmentverteilung nicht nur von einer optimalen Formulierung des Mahlgutes und der guten Durchführung des Prozesses, sondern auch von der Eignung und Qualität der eingesetzten Pigmente abhängt.

Abbildung 2: Unterschiedlicher Dispergierfortschritt zweier Titandioxidpigmente (hier als Glanzschleier beurteilt)

Dieses dokumentieren auch die TEM-Fotos (TEM: Ttransmissions-Elektronenmikroskopie) in den Abbildungen 3 und 4. Beide zeigen einen gehärteten Lackfilm mit darin dispergiertem Titandioxid- Pigment. In Abbildung 3 sind die Pigmentteilchen noch stark agglomeriert während die Verteilung der Pigmentteilchen im Lackfilm von Abbildung 4 sehr gleichmäßig und fast agglomeratfrei ist. Während das schlecht dispergierbare Pigment zu 100% aus Titandioxid besteht, wurde das gut dispergierbare Pigment einer Oberflächenbehandlung unterzogen. Hierbei werden farblose oxidische Verbindungen von Silizium, Aluminium oder Zirkon verwendet. Vor allem die Beschichtung mit Aluminiumoxiden gewährleistet eine gute Dispergierbarkeit. Eine abschließende Behandlung mit einem Polyol gewährleistet darüber hinaus die gute Benetzbarkeit der Pigmentoberfläche durch das umgebende Medium).

Abbildung 3: Titandioxidpigment ohne Nachbehandlung zur Verbesserung der Dispergierbarkeit

Abbildung 4: Titandioxidpigment mit aluminiumoxidischer Nachbehandlung zur Verbesserung der Dispergierbarkeit und Polyol zur besseren Benetzbarkeit

Nur die dauerhaft feinste Verteilung der im Lack dispergierten Feststoffe gewährleisten gleichmäßig gute Beschichtungsqualitäten. Hierbei gehört, neben dem eigentlichen Dispergierprozess, auch die geeignete, speziell auf das Pigment abgestimmte Stabilisierung der Pigmentpräparation durch Additive. Dies gewährleistet den effizienten Einsatz der Rohstoffe - auch kostenmäßig. Zu allem gehört natürlich auch die geeignete Rohstoffauswahl und Kombination in Verbindung mit dem Anforderungsprofil für die Beschichtung.

Dr. Peter Groß KRONOS INTERNATIONAL, Inc. Peschstraße 5 51373 Leverkusen E-Mail: peter.gross@kronosww.com