Füller (Primer-Surfacer) in der Automobillackierung

Aufgabe des Füllers

Der Füller liegt zwischen KTL und Basislack (siehe L-111). Er gleicht Unebenheiten des Untergrunds aus, ist gut schleifbar, verbessert die Zwischenschichthaftung und gibt dem Basislack einen ebenen, deckenden Grund. Eine zentrale Funktion des Füllers ist der Steinschlagschutz: Er nimmt Schlagenergie auf und verhindert Durchschläge bis zum Blech.

Aufbau (lösemittelhaltig)

Filmbildner ist meist ein gesättigter Polyester, der beim Einbrennen mit einem verkappten Polyisocyanat und einem Melaminharz vernetzt (siehe L-32). Pigmentiert und gefüllt wird mit Titandioxid, Bariumsulfat und etwas Ruß in relativ hoher Pigment-Volumen-Konzentration — das gibt Deckvermögen, Schleifbarkeit und Fülle.

Steinschlagschutz durch Zähelastizität

Der Steinschlagschutz beruht auf der richtigen Einstellung von Härte und Elastizität. Ein zu spröder Füller platzt bei Schlag ab, ein zu weicher schützt nicht. Über Bindemittelwahl und Vernetzungsgrad wird ein zähelastisches, gut haftendes Netzwerk eingestellt, das die Energie eines Steinschlags aufnimmt, ohne dass die darunterliegende KTL verletzt wird.

Wasserfüller

Aus Umweltgründen dominieren heute Wasserfüller. Wasserfüller können beispielsweise wasserverdünnbare Polyester, die über ihre Säuregruppen mit einem Amin neutralisiert werden (leicht alkalisch, pH etwa 8), oder Polyurethandispersionen enthalten; die Vernetzung erfolgt abhängig vom konkreten Bindemittel- und Härtersystem. Sie senken den Lösemittelausstoß deutlich (siehe L-168) bei vergleichbarem Eigenschaftsniveau.

Kennzahlen und Applikation

Applikation OEM: elektrostatischer ESTA-Hochrotationszerstäuber; Verarbeitungsviskosität wässrig 30–45 s DIN 4/20 °C; Feststoffgehalt Wasserfüller ca. 45–55 Gew.-%.
Schichtdicke: 25–40 µm Trockenfilm (Automobil-Füller, OEM).
Einbrennen: 160–170 °C Objekttemperatur, 20–25 min.
Wichtig vor dem Einbrennen: kurze Zwischenlüftung 5–10 min bei Raumluft, damit das Wasser entweichen kann — sonst entstehen Kocher (Blasen) im Film.
Nach dem Einbrennen in der Nacharbeit bzw. Reparaturlackierung: Schleifen mit P320–P400 (nass oder trocken), Entstauben, Reinigen. In der OEM-Serienlinie wird der Füller in der Regel nicht vollflächig geschliffen, sondern nur punktuell nachgearbeitet.
nfA und PVK sind die zentralen Rezepturkennzahlen (siehe L-55, L-112).

Vernetzungsreaktion im Wasserfüller

Wasserfüller auf Polyester-Melamin-Basis — zwei Schritte:
Schritt 1 — Wasserdispergierbarkeit durch Neutralisation: Der gesättigte Polyester trägt freie Carboxylgruppen (–COOH). Ein flüchtiges Amin, meist DMEA (Dimethylethanolamin), entzieht der Carboxylgruppe das Proton, wird dabei selbst protoniert und neutralisiert sie so: R–COOH + (CH₃)₂N–CH₂CH₂OH → R–COO⁻ + [(CH₃)₂NH–CH₂CH₂OH]⁺. Der ionisch geladene Polyester wird damit wasserdispergierbar.
Schritt 2 — Vernetzung beim Einbrennen: Das Amin verdampft bei 80–100 °C aus dem Film (pH sinkt). Die nun freien Carboxyl- und OH-Gruppen des Polyesters reagieren mit dem HMMM-Melaminvernetzer: R–OH + CH₃O–CH₂–N< → R–O–CH₂–N< + CH₃OH (Umetherung) oder R–COOH + CH₃O–CH₂–N< → R–COO–CH₂–N< + CH₃OH. Im vollveretherten Melaminharz sitzen keine freien Methylolgruppen mehr, deshalb wird Methanol frei und nicht Wasser; Wasser entsteht nur bei nicht veretherten, methylolfunktionellen Aminoharzen. Das freigesetzte Methanol ist bei der Abluftbetrachtung zu berücksichtigen. Ergebnis: dreidimensionales Polyester-Melamin-Netzwerk mit guter Chemikalienbeständigkeit und Steinschlagzähigkeit.
Praxishinweis: Zu saures oder zu basisches Milieu beim Mischen oder Lagern verschlechtert die Dispersionsstabilität. pH-Zielwert des Wasserfüllers: 8,0–8,5.

Einbrennfüller hellgrau — Herstellrezept (Polyester/Melamin)

Vollständiges Herstellrezept eines lösemittelhaltigen Einbrennfüllers hellgrau nach Müller/Poth (Tab. II-2.3); PVK = 25 Vol.-%, Einbrennen 165 °C, 35 µm TF; elektrostatisch gespritzt:

Mahlansatz                              Gew.-%
Desmophen T 1665 (65 % SN/IB, Covestro)  14,08  (ges. Polyester)
Ti-Pure R 706 (Chemours)                 16,55  (TiO₂ Rutil)
Blanc Fixe N (Sachtleben)               16,55  (Bariumsulfat)
Micro Talc IT extra (Mondo)               1,75  (Talkum)
Bayferrox 3910 LV (Lanxess)              0,10  (Eisenoxidgelb)
Flammruß 101 (Evonik)                    0,04  (Ruß)
Octa Soligen Ca 10 % (Borchers)          0,30  (Netzmittel)
Bentone 34 (10 % IB, Elementis)          2,50  (Antiabsetz)
Solventnaphtha (Exxon)                   3,13
Isobutanol                               1,50
Zwischensumme Mahlansatz               56,50

Auflacken                               Gew.-%
Desmophen T 1665 (65 % SN/IB)           15,00
Cymel 327 (90 % IB, Allnex)             10,41  (Melamin-Imino-Typ)
Epikote 1001 (Hexion, 60 %)              5,78  (EP-Harz als Haftungsverbesserer)
Additol XL 490 (Verlaufmittel)           0,30
Solventnaphtha                           6,37
Methoxypropanol (MPA)                    2,22
Isobutanol                               0,92
Butyldiglykol                            2,50
Zwischensumme Auflacken                43,50

Gesamtsumme                            100,00
nfA = 65,8 %; Lösemittel = 34,2 % (Angabe der Quelle). Wer selbst nachrechnet — Einwaage mal Feststoffanteil der jeweiligen Lieferform, aufsummiert — kommt auf rund 67 %. Solche Abweichungen von ein bis zwei Prozentpunkten entstehen, weil die tatsächlichen Feststoffgehalte der Hilfsprodukte (Netzmittel, Verlaufmittel, Antiabsetzmittel) von den gerundeten Katalogangaben abweichen. Für die Praxis heißt das: Die nfA einer übernommenen Rezeptur immer nachrechnen und den eigenen Wert dokumentieren.
Herstellreihenfolge: Mahlansatz auf Korngröße ≤ 15 µm dispergieren, dann Auflackkomponenten zugeben und homogenisieren.
Quelle: Müller/Poth, Lackformulierung und Lackrezeptur, Tab. II-2.3.

Optimales AK:MF-Verhältnis für Alkyd-Melamin-Einbrennsysteme

Beim Alkyd-Melamin-Einbrennsystem (AK = Alkydharz, MF = Melaminharz) bestimmt das Mischungsverhältnis das Eigenschaftsniveau entscheidend. Das Optimum für die Summe aus Härte, Flexibilität und Wetterbeständigkeit liegt nach Müller/Poth bei ca. 70:30 bis 80:20 Gew.-% (AK:MF):

< 65 % AK (zu viel MF): hohe Vernetzungsdichte, aber spröde, mangelnde Elastizität, Haftungsprobleme — der Film ist übernetzt.
70–80 % AK / 20–30 % MF: optimales Gleichgewicht aus Härte, Flexibilität und Witterungsbeständigkeit. Praxisstartpunkt: 75:25.
> 85 % AK (zu wenig MF): ausreichende Flexibilität, aber unzureichende Vernetzung → geringe Härte, schlechtere Wetterbeständigkeit.

Anpassung: Für Einbrennfüller (höhere Flexibilität gewünscht) tendenziell mehr AK; für harte Decklacke tendenziell mehr MF — aber stets im genannten Optimumfenster bleiben.
Quelle: Müller/Poth, Lackformulierung und Lackrezeptur, Abb. II-2.10.

Merksatz