Partnerschaft von Lack und Pinsel
Die Geschichte der Lackiertechnik
Die Geschichte der Partnerschaft zwischen dem Lack und der Lackiertechnik läßt sich in fünf Epochen einteilen, für die jeweils ein bestimmter Stand der wirtschaftlichen Entwicklung und ein charakteristisches Verhältnis zwischen dem Lack und der Applikationstechnik festgestellt werden kann: die älteste Phase war die (kunst-) handwerkliche Phase mit aus heutiger Sicht primitiven Techniken und der völligen Integration zwischen Lackherstellung und Lackapplikation. Die zweite Phase, beginnend mit der industriellen Revolution, brachte die Anpassung des handwerklichen Oberflächenschutzes an die Bedürfnisse der Industriezeit bei einer zunehmenden Arbeitsteilung zwischen Lackherstellung und Lackverarbeitung. In der dritten Phase (etwa ab 1920) wurden Basisinnovationen zum Beispiel der Bindemittelchemie oder des Maschinenbaus für die Lackherstellung und die Lackverarbeitung übernommen. Die Lackherstellung und die Lackverarbeitung waren vollständig voneinander getrennt, und zusätzlich bildete sich als dritter Partner der Lackieranlagenhersteller heraus.
In der vierten Phase, etwa ab 1960 beginnt wieder die Rückintegration dieser Arbeitsteilung, in dem nun der Lackierprozeß als ein gesamthafter Vorgang begriffen wird, dessen Komponenten (Lack, Lackieranlage und Lackierprozeß) einer integrierten gezielten Weiterentwicklung unterzogen werden müssen. Die bislang letzte Phase beginnt etwa 1980 und läßt sich durch die zunehmende Umweltorientierung und eine ganzheitliche Bilanzierung des Lackierprozesses beschreiben.
Als die Chinesen vor schätzungsweise viertausend Jahren den Lack erfanden, legten sie zugleich den Grundstein für die Lackiertechnik. Schon damals galt: Der Lack ist nur ein Halbfertigprodukt, das erst durch die adäquate Verarbeitung – also durch den Lackierprozeß – zum gewünschten Ergebnis führte. Der Lackierprozeß war zu dieser Zeit weniger durch Instrumente und ausgefeilte Gerätschaften als vielmehr durch das Wissen um die kunsthandwerklich richtige Handhabung des Materials geprägt. Lackherstellung und Lackieren lagen weitgehend in einer Hand – in der Hand des Künstlers, der schön verzierte, lackierte Kunstgegenstände für die Reichen und Mächtigen produzierte. Daran änderte sich auch in den nächsten 38 Jahrhunderten wenig.
Der wesentliche Werkstoff für konstruktive Zwecke war für lange Zeit das Holz. Vorzugsweise wurden solche Holzsorten verarbeitet, die aufgrund ihrer natürlichen Widerstandsfähigkeit gegen Verrottung möglichst gut gefeit waren. Soweit überhaupt eine Oberflächenbehandlung erfolgte, kamen natürliche Öle und Wachse zum Einsatz.
Im Zuge der industriellen Revolution stieg dann die Bedeutung der modernen Werkstoffe Eisen und Stahl. Sie benötigen allerdings einen umfassenden Oberflächenschutz gegen Korrosion. Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts stieg der Bedarf an Lacken erheblich an, dabei blieben sowohl die Lackherstellung als auch die Applikation handwerklicher Natur. Die Produktion von Lacken beruhte überwiegend auf der persönlichen Erfahrung des Siedemeisters, das einzige Handwerkszeug für die Applikation war nach wie vor der Pinsel. Diese Art der handwerklichen Applikation spielt übrigens auch heute noch eine dominante Rolle: Rund 70 Prozent der 1998 in Deutschland verarbeiteten 1,7 Millionen Tonnen Lacke und Farben entfielen auf den Sektor der Bautenanstrichmittel, und in diesem Marktbereich dominiert nach wie vor die „Hand“werksarbeit mit Pinsel und Rolle.
Die Lackierung der industriell erzeugten Objekte war zu Beginn der industriellen Phase der Güterproduktion ein zeitaufwendiger Prozeß: der Aufbau einer Lackierung nahm mehrere Tage, teilweise sogar mehrere Wochen in Anspruch.
Spätestens 1912 endete endgültig das Zeitalter der Manufaktur. In diesem Jahr ließ Henry Ford erstmals ein Automobil am Fließband fertigen. Diese neue Produktionsweise veränderte den gesamten Ablauf der Fertigung, nicht nur in der Automobilindustrie, sondern in der Folgezeit auch in allen anderen Produktionszweigen. Das konnte selbstverständlich nicht ohne Auswirkungen auf die Lackierung und die Lackiertechnik bleiben. Insbesondere die Automobilbauer suchten nach technischen Möglichkeiten, den Lackauftrag zu industrialisieren. Mit der Spritzpistole – um 1890 von dem amerikanischen Arzt Allen De Vilbiss zur Zerstäubung von Medikamenten entwickelt – stand ein Gerät zur Verfügung, mit dem sich sehr schöne, gleichmäßige Lackoberflächen herstellen ließen. Allerdings genügten die zu jener Zeit verfügbaren, oxidativ trocknenden Naturharzlacke den Anforderungen der auf hohe Geschwindigkeiten ausgelegten industriellen Produktion noch nicht.
Erst mit der Entwicklung des Bindemittels Nitrozellulose gegen 1920 und der Nutzung dieses Materials für die Lackherstellung wurde der ideale Partner für die Spritzpistole gefunden. Dieses Beispiel belegt: Der technische Fortschritt sowohl im Bereich der Lackherstellung wie der Lackiertechnik war eher iterativer Natur. Mehr oder weniger zufällig wurden der Wert und die Bedeutung von Erfindungen oder Grundlagenentwicklungen der Chemie oder der Apparatetechnik für Lackherstellung und –verarbeitung „entdeckt“ und die entsprechenden Innovationen an die speziellen Erfordernisse der Branche adaptiert.
Von nun an beschleunigte sich der technische Fortschritt sowohl bei der Herstellung der Lacke als auch bei der zugehörigen Applikationstechnik ständig – in erster Linie natürlich bei den industriellen Lackanwendungen, die prinzipiell einen höheren Technik-Einsatz aufweisen.
Der Lackindustrie standen in relativ rascher Folge neue Bindemittel zur Verfügung, die zu Lacken verarbeitet werden konnten, die den jeweiligen Ansprüchen der Verarbeiter immer genauer angepaßt wurden. Einen ganz wesentlichen Beitrag leisten hierzu die Additive, deren Einsatz es ermöglicht, die technischen Erfordernisse bei der Applikation zu erfüllen.
Eine fast unvorstellbare Vielzahl von technischen oder ästhetischen Effekten läßt sich mit den verschiedenen, heute zur Verfügung stehenden Pigmenten erzielen. Fünfhunderttausend Lackrezepturen allein in Deutschland sind ein Ausdruck dieser „Maßschneiderei“ für die jeweilige Einzelanwendung. Die Applikationstechnik wurde ebenfalls ständig weiterentwickelt. Zunächst kamen sogenannte Breitstrahldüsen zum Einsatz, danach setzte sich die Hochdrucktechnik durch. Es folgten die HVLP-Pistolen, elektrostatische Aufladung des Lackmaterials und diverse Kombinationen dieser Einzeltechniken miteinander. Für manche Einsatzbereiche wurde die Spritzpistole auch durch andere Applikationsverfahren - Tauchen, Walzen, Fluten, Gießen – abgelöst.
Mit dem Einsatz neuer Bindemittel veränderte sich auch die Trocknungstechnik. In den dreißiger Jahren setzte sich zum Beispiel die Ofentrocknung durch. Heutzutage sind Einbrennlacke aus der industriellen Oberflächenveredlung nicht mehr wegzudenken.
Die enge Verzahnung zwischen Lacken und der zugehörigen Lackiertechnik läßt sich auch auf dem Feld der Vorbehandlung zeigen. Noch in den fünfziger Jahren war eine absolut 100-prozentige Sauberkeit des Werkstücks vor der Applikation – wie sie heute selbstverständlich ist – nicht zu bewerkstelligen, denn die Vorbereitung für die Lackierung erfolgte von Hand mit Lappen, Bürste und Lösemittel. Diese aus heutiger Sicht ausgesprochen primitive Vorbehandlung erforderte Lacke, die sehr „robust“ waren, was zum Beispiel die Fettverträglichkeit anging. Die hochgezüchteten modernen Lacke, wie sie heutzutage verwendet werden, erfordern dagegen kontrollierte Applikationsbedingungen, hinsichtlich einer Reihe von Parametern wie Temperatur, Spritzviskosität und sogar Luftfeuchtigkeit. Solche „empfindlichen“ Lacke benötigen eine entsprechend präzise Applikationsmaschinerie.
In den 70er Jahren begann für die Lackiertechnik ein neues Zeitalter: Mit der industriellen Gemeinschaftsforschung trat die Partnerschaft zwischen Lack und Lackierung in eine neue, intensivere Phase der Zusammenarbeit ein. Erstmals wurde versucht, Material und Prozeß in einem quasi integrierten Forschungsansatz weiterzuentwickeln.
Die DFO war auf diesem Feld von Anfang an beteiligt. 1975 erschien die Studie „Schadstoffarme und rohstoffsparende Lackiertechnik“, und im gleichen Jahr wurde das 3 E-Programm vorgestellt, das die Steigerung des Materialnutzungsgrades (durch verbesserte Applikationstechnik) und die Erhöhung des Festkörperanteils (durch neue Lackrezepturen) in einem gemeinschaftlichen Ansatz propagierte. Damit war die wissenschaftliche Grundlage geschaffen, die beiden Komponenten „Lack“ und „Technik“ endgültig in einem gesamthaften Ansatz als „Lack – Applikations – System“ zu begreifen und zusammenzuführen.
In den folgenden Jahren war das Zusammenspiel von Lack und Lackiertechnik geprägt von den Anforderungen der industriellen Produktion, Arbeitszeit einzusparen, die Qualität der fertigen Lackierung zu verbessern und den Lackierprozeß wirtschaftlich effizienter zu gestalten. In den 80er Jahren ist zunehmend der Umweltschutz in den Vordergrund getreten. Niemand bestreitet den Wert und den Nutzen der Oberflächenbeschichtung von Industriegütern, die ansonsten sehr rasch der Korrosion und dem Verfall preisgegeben wären – in den letzten Jahren hat sich der Begriff des „added value“ zur Beschreibung des funktionalen und ästhetischen Nutzen der Beschichtung durchgesetzt.
Zunehmend kritisch gesehen werden aber die Nebeneffekte, die bei der Verarbeitung von Lacken auftreten. Lösemittelemissionen, Lackierabfälle und Lackschlämme, gesundheitliche Beeinträchtigungen der Arbeitnehmer – die Liste der „Problembereiche“ läßt sich fast beliebig erweitern. Manchen der Herausforderungen läßt sich relativ leicht begegnen: Die Lackhersteller haben zum Beispiel in den letzten Jahrzehnten mehr und mehr schwermetallhaltige Pigmente auf der Basis von Blei, Chrom oder Cadmium aus ihren Rezepturen verbannt. Auch die Belastungen durch bestimmte Lösemittel konnten verringert werden, indem heute häufig optimierte Lösemittelgemische zum Einsatz kommen, die die ökologischen und toxikologischen Nachteile älterer Produkte vermeiden.
Schwieriger wird es immer dann, wenn nicht die Änderung nur eines Teils des Lackierprozesses, sondern eine Umstellung des gesamten Ablaufs gefordert ist. Das war zum Beispiel bei der Einführung der Pulver- und der Wasserlacke in die industrielle Fertigung der Fall. Als 1966 die erste Pulverlackieranlage in Deutschland den Betrieb aufnahm, mag die Idee eines „nicht – flüssigen“ Lacks als eine Kuriosität erschienen sein, die entsprechend skeptisch betrachtet wurde.
An der Pulverbeschichtung wird jedoch die enge Verzahnung und die notwendige partnerschaftliche Zusammenarbeit zwischen Lackherstellung und der Applikationstechnik deutlich. Nicht nur bei der Herstellung dieses Materials wurden neue Anlagen (Extruder und Pulvermühlen) benötigt, die Nutzung der Elektrostatik für die Aufbringung des Lackmaterials erforderte auch völlig neue Lackierkabinen, Spritzpistolen und Arbeitsweisen der Lackierer. Bei der Einführung der Elektrotauchlackierung mit Wasserlacken (in Deutschland 1964) waren die Ingenieure und Lacktechniker gefordert, zumindest ebenso hohe Hürden zu überspringen.
Nicht vergessen darf man in diesem Umfeld auch die Verbesserungen der Lack-Analytik, die vieles erst möglich macht, z.B. die Krater-Erforschung, Bestimmung der Inhaltsstoffe durch Gaschromatographie oder Farbmetrik, ohne die heute nichts mehr geht, sei es bei der Erfassung der Farbtöne und Nuancen zur Beschreibung des Lackes, sei es bei der Freigabe in der Produktion oder beim Kunden.
Die Verbesserung der Effizienz und des Umweltschutzes der lackierenden Betriebe blieb bislang im wesentlichen auf diejenigen Unternehmen beschränkt, die standardisierte Konsumgüter in großen Stückzahlen fertigen. Am bekanntesten ist hier sicherlich die weitgehende Automatisierung in der Autoindustrie, die häufig als Motor der Weiterentwicklung sowohl bei Lacken als auch bei der Lackiertechnik angesehen wird. Aber auch andere Wirtschaftsbereiche – z.B. Haushaltsgeräte oder Elektrogeräte – nutzen weitgehend automatisierte, hocheffiziente Lackiersysteme. In den Wirtschaftsbereichen, in denen überwiegend Einzelfertigung betrieben wird – beispielsweise das weite Feld des Anlagen- und Maschinenbaus -, ist die Optimierung der Lackierprozesse noch lange nicht ausgereizt, weder was den Umweltschutz angeht noch im Hinblick auf die wirtschaftliche Effizienz.
In jedem Fall kommt es stets auf ein vertrauensvolles Zusammenspiel von Lackieranlagenbetreibern, Anlagenherstellern und Lackproduzenten an.
Zu einem entscheidenden Test für diese Zusammenarbeit könnte die Umsetzung der Anforderungen der VOC-Richtlinie der EU werden. Die Richtlinie – am 11. März 1999 vom Europäischen Rat angenommen – muß zwar noch in nationales Recht überführt werden, schon jetzt ist aber absehbar, daß bei vielen lackierenden Betrieben ein erheblicher Umstellungsbedarf bestehen wird. Die EU-Richtlinie fordert, daß die Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen, die beim Lackieren in die Umwelt emittieren, drastisch reduziert werden. Mit einem simplen Austausch einzelner Bestandteile des Lackes ist es dabei nicht getan. Schließlich muß das Lackmaterial nach wie vor den qualitativen Anforderungen des Lackverwenders gerecht werden, es muß zugleich mit den zur Verfügung stehenden Applikationstechniken technisch und wirtschaftlich effizient zu verarbeiten sein. Man kann ganz sicher prognostizieren, daß diese gesetzliche Vorgabe aus Brüssel sowohl bei den Lackproduzenten als auch bei den Lackieranlagenherstellern eifrige Forschungsbemühungen zur Umsetzung neuer, innovativer Lackierkonzepte auslösen wird.
Im Vordergrund dieser Bemühungen werden dabei vor allem die Lackierprozesse in den Betrieben stehen müssen, die bislang noch nicht optimiert werden konnten. Ökonomisch und ökologisch effiziente Lackierprozesse in der mittelständischen gewerblichen Wirtschaft zu implementieren, dies wird das Gebot für die kommenden Jahre sein. In manchen Branchen wird man sich vielleicht sogar mit völlig neuen Ideen anfreunden. Ein Beispiel wäre die Anwendung der Pulverlacktechnologie für die Holzbeschichtung. Die DFO gehört hier ganz sicher zu den Wegbereitern dieser Idee.
Wenn man einen kurzen Ausblick in die nähere Zukunft wagen will, so erscheint es sehr wahrscheinlich, daß die systemisch verknüpfte, ganzheitliche Betrachtung des Beschichtungsprozesses - von der Bindemittelsynthese über die Lackherstellung, die Applikation, die Lackresteverwertung bis hin zur schlußendlichen Entsorgung des lackierten Produktes am Ende seiner Lebensdauer – noch stärkere Bedeutung gewinnen wird. Teilweise werden solche Entwicklungen vom Gesetzgeber initiiert: Das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz sind verpflichtet die lackierenden Betriebe zu einer Abfallbilanz, die EU VOC-Richtlinie bedeutet die Einführung eines Lösemittelwirtschaftsplanes.
Das Ökoaudit der EU oder die DIN ISO 14.001 bilden die Grundlage für ein betriebliches Öko-Controlling. Genau an dieser Stelle deckt sich auch das Interesse des Gesetzgebers, Bevölkerung und Umwelt vor den schädlichen Auswirkungen von Produktionsprozessen zu schützen, mit den wirtschaftlichen Interessen der Lackierbetriebe. Ein Umweltcontrolling ist ein geeignetes Instrument, betriebliche Prozesse zu durchleuchten, Stoff- und Energieflüsse transparent zu machen und eventuell vorhandene, kostentreibende Schwachstellen im Lackierprozeß zu identifizieren. Um die Lackierprozesse im Sinne eines verbesserten Umweltschutzes und gleichzeitig mit dem Ziel der Verbesserung der Kostenlage des Betriebes zu optimieren – also die „Ökoeffizienz“ zu steigern - , bedarf es nicht in erster Linie neuer technischer Entwicklungen und Erfindungen. Vielmehr muß die auch heute schon grundsätzlich verfügbare Lacktechnologie an die spezifischen Erfordernisse der lackverarbeitenden Industrie angepaßt werden. Dies ist eine Aufgabe, die von den betroffenen Verarbeitern nur gemeinsam mit den Lackherstellern und den Lackieranlagenbauern bewerkstelligt werden kann.
In der Vergangenheit hat diese Partnerschaft immer hervorragend funktioniert; deshalb darf man optimistisch in die Zukunft blicken, daß auch die anstehenden Entwicklungsaufgaben der Zukunft sicher gelöst werden können.
