Hammerschlag- und Effektlacke

Struktur aus Benard-Zellen, gesteuert durch Siliconöle

Prüfungsteil 1A 8.4

KernaussageEffektlacke wie der Hammerschlaglack erzeugen ihr Muster gezielt über Oberflächenspannungs-Unterschiede: Siliconhaltige Additive können die Ausbildung von Benard-Zellen beeinflussen, die zusammen mit Metallpigmenten die typische Struktur bilden.

Was Effektlacke sind

Effektlacke nutzen einen Oberflächeneffekt gezielt zur Dekoration. Der Hammerschlaglack ahmt die Optik von gehämmertem Metall nach — ein gewollter Struktureffekt, der ohne den passenden Zusatz ein Materialfehler wäre.

Benard-Zellen

Beim Verdunsten der Lösemittel kühlt und konzentriert sich die Lackoberfläche unterschiedlich stark. Dadurch entstehen an der Filmoberfläche Unterschiede der Oberflächenspannung. Diese Gradienten ziehen Lack aus Bereichen niedriger in Bereiche hoher Oberflächenspannung (Marangoni-Strömung); die Strömung ordnet sich zu wabenförmigen Konvektionszellen — den Benard-Zellen. Diese Zellen transportieren die Pigmente und erzeugen das sichtbare Muster. Rein dichtegetriebene Konvektion spielt in Lackfilmen von wenigen 10 µm Dicke praktisch keine Rolle.

Siliconöle als Effektgeber

Ausgelöst und gesteuert wird der Effekt durch Siliconöle. Ihre Wirkung hängt stark vom Polymerisationsgrad ab: kurzkettige Typen wirken als Verlaufsmittel, langkettige Siliconadditive können als Effektgeber eingesetzt werden; der geeignete Polymerisationsgrad (Richtwert etwa 1400 bis 2000) und die Dosierung sind systemabhängig.

Metallpigmente

Den metallischen Charakter geben Aluminium-Bronzen. Für den Hammerschlageffekt nutzt man non-leafing-Typen, die vom Bindemittel benetzt werden und sich im Film verteilen, statt an der Oberfläche aufzuschwimmen.

Formulierung

Als Bindemittel dienen oft Alkyd-Melaminharz-Kombinationen für Einbrennhammerschlag. Antiabsetzmittel wie Schichtsilicat- oder Kieselsäurepaste (siehe L-46) halten die Bronze in Schwebe; das Siliconöl wird erst vor der Viskositätseinstellung zugegeben, damit der Effekt reproduzierbar bleibt.

Merksatz

Hammerschlageffekt = gezielte Benard-Zellen. Siliconöl mit hohem Polymerisationsgrad als Effektgeber, non-leafing-Aluminiumbronze für den Metallglanz — ein kontrollierter Oberflächenspannungs-Effekt.

EffektlackHammerschlaglackBenard-ZellenSiliconölOberflächenspannungAluminiumbronzenon-leafingPolymerisationsgradStruktureffektEinbrennlack

Quellen

Brock/Groteklaes/Mischke, Lehrbuch der Lacktechnologie

Übungsblatt Ü-132

Prüfen, ob es sitzt.

Verständnis8 Punkte

1. Wie entsteht der Hammerschlageffekt? Nennen Sie die drei beteiligten Elemente.

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Benard-ZellenBeim Verdunsten entstehen an der Filmoberfläche Unterschiede der Oberflächenspannung; die daraus folgende Marangoni-Strömung ordnet sich zu wabenförmigen Konvektionszellen.

SiliconölLangkettiges Siliconöl (hoher Polymerisationsgrad) löst den Effekt aus und steuert ihn.

MetallpigmentNon-leafing-Aluminiumbronze gibt den Metallglanz und wird durch die Zellen zum Muster geordnet.

Warum das eine Eins verdientBenard-Zellen, Siliconöl und Metallbronze werden als Zusammenspiel korrekt genannt.

Berechnung8 Punkte

2. Das Effekt-Siliconöl hat einen Polymerisationsgrad von 1500; die Dimethylsiloxan-Einheit hat die molare Masse 74,15 g/mol. Berechnen Sie die mittlere Molmasse.

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FormelMn ≈ P · M₀ (siehe L-04)

RechnungM = 1500 · 74,15 g/mol ≈ 111 000 g/mol

DeutungDie hohe Molmasse zeigt ein langkettiges Siliconöl — nach Lernblatt der geeignete Effektgeber (Richtwert P ≈ 1400–2000).

Warum das eine Eins verdientDie Molmasse wird korrekt aus Polymerisationsgrad mal Einheitsmasse bestimmt und gedeutet.

Anwendung6 Punkte

3. Warum verwendet man für den Hammerschlageffekt non-leafing- und nicht leafing-Aluminiumbronze?

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non-leafingSie wird vom Bindemittel benetzt und verteilt sich im Film.

leafingLeafing-Bronze schwimmt an die Oberfläche auf und gibt eine gleichmäßige Metallschicht statt eines Musters.

FolgeFür den beschriebenen Effekt werden typischerweise non-leafing-Aluminiumbronzen eingesetzt, weil sie im Film verteilt bleiben und durch die Strömungszellen beeinflusst werden können.

Warum das eine Eins verdientDer Unterschied non-leafing/leafing wird korrekt mit dem Struktureffekt verknüpft.

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