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Vollmer: KIS Köln
Herberts - Werk Köln
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Jürgen Borkowski
HERBERTS -WERK KÖLN
Lehrplananbindung
Kopiervorlage / Unterrichtsinhalte, -ziele, -methoden
S I / S II
(1) Basisinformation Firma Herberts (Ch, Ek, Sw)
SI
Oxidation und Reduktion / Oberflächenschutz/Brandschutz (Ch)
(2) Funktion von Lacken; Lacke im Test (Experiment)
(3) Brandschutz durch Lacke; Brandschutzlack (Experiment)
(3) Lackverarbeitung (I)
S II
Polymere, Lacke, Elektrochemie (Ch)
(4) Applikationsverfahren für Lacke (II), elektrostatische Applikation
(5) Elektro-Tauchverfahren KTL (Experiment, Theorie)
Materialien:
(2) beliebiger Klarlack
(2) Unithermlack (Bezug siehe Kontaktinformationen)
(4) KTL-Dispersion; Pigmentpaste (Bezug siehe Kontaktinformationen)
Kontaktschule
Gymnasium Rodenkirchen
Sürther Straße 55
50996 Köln
Tel.: 02 21 / 93 55 51-0
I&S
I&S Gesellschaft
Gesellschaft
für
partnerschaftliche
für
partnerschaftliche
Beziehungen
Beziehungen
zwischen
zwischen Industrie
Industrie
uunndd
Schule/Öffentlichkeit
Schule/Öffentlichkeit
Bonn
Bonn 1997
1997
Mitarbeit und fachliche Beratung: Paolo Nanetti, Roland Somborn (Herberts)
Einige Texte wurden übernommen aus: Hans-Werner Jahn; Einheit 8: Herberts in: Vollmer (Hrsg.):
Chemie in Wuppertal und Umgebung. Bonn 1995
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Herberts - Werk Köln
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Herberts - ein Spezialist für Oberflächenbeschichtung
Mitten zwischen Wohnblöcken, Schwimmbad und Europaschule
Köln-Zollstock findest du im Kölner Süden ein großes chemisches Unternehmen: die Werke 7 und 8 der Fa. „Herberts Lacksysteme“. Erst bei genauerem Hinschauen fallen dir die Gebäude beim Vorbeigehen entlang des Bayenthalgürtels auf.
Alten Kölnern ist das Werk eher noch unter dem Namen des
alten Familienunternehmens „Spieß Hecker & Co -Lacke“ bekannt, obwohl es bereits im Jahre 1976 zu 100 % in die Hand des
neuen Mutterkonzerns Hoechst gelangte. Aus der ehemaligen
Kutschenlackfabrik - dort wurden anfangs Leinenverdecke zum
Abdichten gegen Regen mit Firnis-Spannlacken behandelt - erwuchs so zunächst ein renommiertes Unternehmen für
Autoreparaturlacke und heute eine Unternehmensgruppe mit einem breit gefächerten Angebot. Von den ca. 50 Teilunternehmen
der „Herberts GmbH“ gehört der Standort Köln zu einem der
umsatzstärksten Teilbereiche mit insgesamt etwa 500 Mitarbeitern und 35 Azubis. Der Schwerpunkt der Kölner Produktpalette
liegt im Bereich der Produktion von Industrielacken und in der
Entwicklung von Autoreparaturlacken.
Darüber hinaus produziert Herberts natürlich zahlreiche andere
Beschichtungsstoffe. Sie lassen sich in 4 Produktgruppen zusammenfassen:
z Autoserienlacke, also Lacke, die in der heutigen Serienproduktion verwendet werden.
z Autoreparaturlacke, Lackierungen für reparierte Wagen.
(Wieso braucht man hier andere Lacke?)
z Industrielacke, mit vielen Anwendungsbereichen wie:
- Lacke für Landmaschinen, Schienenfahrzeuge (ICE), Straßenbahnen
- Autozubehör, Beschichtungen für Felgen, Radkappen
- Brandschutzlacke
- Coil coatings, Beschichtungen für Bleche an Außenfassaden
- Emballagenlacke, Dosenlacke,
- Elektroisolierlacke für Drähte/Spulen
- Kaschierkleber für Tetrapack Milchtüten
- Klebstoffe für Autoinnenverkleidungen (Lacke sind auf
Grund ihres chemischen Aufbaus mit Klebstoffen verwandt.)
Wußtest Du, daß im Auto genausoviel Lack wie Klebstoff
verwendet wird?
- Beschichtungen für Sportartikel (Skioberflächen)
z Pulverlacke, neue, umweltfreundliche Lacke ohne Lösemittel, die elektrostatisch auf die Karosserie aufgebracht
werden.
Die Anlagen des
Herberts-Werkes
in Köln-Zollstock
Herberts heute
Heute ist Herberts ein weltumspannendes Unternehmen. Neben
Werken in Köln, Hannover, Wuppertal, Helmstedt, Vaihingen,
Coswig und Landshut gibt es Firmen, Niederlassungen oder Kooperationen in Belgien (Beveren), Frankreich (Le Mans,
Mantes-La-Ville, Montbrison), Großbritannien (Dagenham bei
London, Darlington, Liverpool), Indonesien (Jakarta), Italien
(Mailand, Monza, Cavenago Brianza), Mexico (2), Niederlande
(Breda), Norwegen (Oslo), Österreich (Wien, Guntramsdorf),
Portugal (Porto), Schweden (2), Schweiz (Bern, Prattern), Singapur (1), Spanien (Barcelona), Taiwan (1), Türkei (1), USA(2)
und Australien(1). In Klammern angegeben ist die Anzahl der
Werke.
Thema Umweltschutz
Das industrielle Recycling der Wasserlacke, die wir in den nachstehenden Experimenten verwenden, steht noch am Anfang der
Entwicklung. Das „over spray“ (der Lackanteil, der am Werkstück vorbeisprüht) kann heute jedoch schon vollständig aufgearbeitet werden.
Das Entsorgen weiterer Lackrückstände geschieht einmal durch
das Verbrennen organischer Bestandteile oder durch Deponieren
von Festmaterial. Die Firma Herberts ist im Werk selbst für alle
anfallenden Produkte, Rest- und Abfallstoffe verantwortlich.
Auch die Verbrennung erzeugt natürlich das Treibhausgas Kohlendioxid. Deswegen unternimmt die Firma Herberts größte Anstrengungen, alle Materialien so weit wie möglich dem Prozeßkreislauf zurückzuführen.
Aufgaben 1. Erstellt eine geographische Übersichtskarte zur Präsenz von Herberts - weltweit!
2. Welche Vor- und Nachteile ergeben sich aus der Lage des Werkes Köln?
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Damit Blech Blech bleibt
Auch wenn es sich nicht gut anhört: Auf unseren Straßen rollt eine riesige „Blechlawine“. Ohne Lackierungsfirmen wie Herberts
würde daraus im Nu eine Rostlawine. Gegenstände aus Eisen und Blech müssen vor dem Durchrosten geschützt werden, z.B. durch
Lackieren.
Du weißt, was Rosten ist und wie Lacke wirken....?
Rosten:__________________________________________
Welche Produkte zum Rostschutz stellt die Firma Herberts
her? (Vgl. Kopiervorlage 1 !)
________________________________________________
Das Überziehen mit Lack ist nur eine Möglichkeit, Gegenstände vor dem Rosten - allgemein ausgedrückt: vor „Korrosion“ zu schützen. Kennst du andere Möglichkeiten?
Bezeichnung
Beispiel: Lackieren
Autolack - nur strahlender Glanz ?
Erläuterung
Mit einer luftdichten Schicht aus Lack überziehen
Lacke - nur Make-up für Oberflächen?
Kaum zu glauben! Der Herberts Computer verwaltet ca. 25000 verschiedene Lackrezepturen. Wo braucht man so viele und
unterschiedliche Oberflächenbeschichtungen? Alles nur Make-up?
Gegenstände mit
Oberflächenbeschichtung
Grund für
Lackierung
Anforderungen
an den Lack
z.B. Autokarosserie
Rostschutz
Haltbarkeit
Getränkedosen
Möbel
Lacke im Test!
Lack ist also nicht gleich Lack.
Für die nun folgenden Tests brauchst du nur eine einzige von all diesen vielen Rezepturen.
Versuch Nr. 1: Lacktest
Dir ist natürlich klar, daß du diese Versuche nur unter Aufsicht Deines Chemielehrers und in der Schule durchführen
darfst!!!!!
Du brauchst (von zu Hause mitbringen): einen schnell trocknenden Klarlack und ein beliebiges Blech (Zinkblech, Stahlblech
usw.).
a) Beziehe das Blech zur Hälfte mit diesem Klarlack und lasse ihn trocknen. Wenn der Lack trocken ist, überziehst du das
ganze Blech mit einer Kerzenwachsschicht, in die du kleine Löcher kratzt. Diese Löcher dienen dir nun als voneinander
getrennte Testfelder.
b) In die entstandenen Aussparungen gibst du jetzt verschiedene aggressive Lösungen: verdünnte Salzsäure, verdünnte
Natronlauge, destilliertes Wasser und eine 10%ige Salzlösung.
c) Jetzt heißt es abwarten (der Wagen rostet ja auch nicht innerhalb einiger Minuten). Nach einer Einwirkzeit von 1 - 2 Std.
spülst du die Bleche ab, kratzt die Wachsschicht ab und betrachtest genau die Stellen, an denen die Lösungen einwirken
konnten.
Notiere deine Beobachtungen!
Übrigens: Damit der Versuch gelingt: Lackieren ist nicht so einfach. Zum Beispiel hält der Lack oft nicht auf dem Blech.
Dann hättest du die Bleche vorbehandeln müssen. Entfetten (z.B. mit Aceton), chemische Entfettung in einem Laugebad
(Frage deinen Chemielehrer!) oder Schleifen sind mögliche Verfahren.
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Der Unithermlack, ein absolut ungewöhnlicher Lack
Diese Lacke werden nicht nur in Köln produziert, sondern schützen auch viele Kölner Gebäude, wie z.B. die Stahlzeltkonstruktion des Tanzbrunnens oder die Deckenträger der Philharmonie (siehe Abbildung). Unithermlacke schützen die
überzogenen Flächen nicht nur vor einer langsamen Oxidation, sondern sind tatsächlich in der Lage, beim Ausbruch eines
Brandes die beschichteten Werkstücke, Holz oder Metallträger, für ca. 1 Std. vor größeren Schäden bzw. vor zu starker
Erhitzung zu schützen. Wie das gelingt? Wie die Beschichtung im Prinzip wirkt, kannst du in einem Vorversuch testen.
Zu welcher Lackgruppe (Kopiervorlage 1) gehört dieser Speziallack?
Versuch 1: Tränke ein Stück Stoff in einer gesättigten Aluminiumhydroxidlösung. Trockne die Faser und zünde sie an.
Vergleiche die Zeit bis zur Entzündung mit einer nicht behandelten Faser. Du wirst erstaunliche Unterschiede feststellen. Das
Geheimnis liegt im anscheinend so gut getrockneten Aluminiumhydroxid.
Versuch 2: Für diesen Versuch verwendest du den Herberts-Speziallack Unitherm. Wegen des Produkthaftungsgesetzes
mußt du vor Versuchsbeginn die Sicherheitsdatenblätter lesen! Außerdem sollte aus Sicherheitsgründen neben eurem
Labortisch ein Eimer mit Löschwasser bereit stehen!
Nun geht es los!
Nimm 2 Stücke Pappkarton, eins davon beschichte mit Unithermlack. Nach dem Trocknen versuchst du beide Pappstücke an
der beschichteten Seite (Frontseite) mit dem Bunsenbrenner zu entzünden. Notiere deine Beobachtungen und miß evtl. die
Zeit bis zum Entzünden. Finde ein Erklärungsmodell für den Versuch.
Lackierverfahren (Applikationen):
Im Hausgebrauch trägst du Farbe meist mit Pinsel oder Rolle auf.
Hiermit wird allerdings lediglich ein geringer Teil des produzierten
Lacks verarbeitet. Ein Großteil an Lacken wird mit folgenden Verfahren aufgetragen:
Spritzverfahren
Feinst verteilte Farbtröpfchen werden
mit Hilfe von Luftdruck und Lösemitteln
auf die zu lackierenden Werkstoffe
aufgebracht.
elektrostatische
Spritzverfahren
Hierbei erzeugt man mit hohen
Spannungen elektrostatische Felder,
die kleine, entgegengesetzt geladene
Farbtröpfchen regelrecht anziehen!
Sprühdosen
Sie werden meist im Hausgebrauch
angewandt,
Lackierungen
enthalten Treibgas!
Elektrotauchlackierungen
Das negativ aufgeladene Werkstück
wird in eine positiv aufgeladene
Farbwanne mit flüssigem Lack eingetaucht. Der aufgezogene Lacküberzug
muß im Ofen eingebrannt werden.
Deckenkonstruktion der Philharmonie Köln
Ordne die Abbildungen a) bis d) dem jeweiligen Verfahren zu und stelle die Vor- und Nachteile der einzelnen
Verfahren gegenüber.
a)
b)
c)
d)
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Applikationsverfahren
Sie kennen bestimmt einfache Methoden zur „Applikation“ von Lacken. Je nach Material und Oberflächenbeschaffenheit kann man
Lacke z.B. streichen, walzen, gießen (Holz- und Skiindustrie). Wenn besondere Anforderungen bezüglich Aussehen, Haltbarkeit
und Haftung gestellt werden - zum Beispiel beim umsatzstärksten Produktionszweig von Herberts, den Autoserien- und Reparaturlacken - benutzt man besondere Applikationsverfahren:
Elektrostatische Applikation
Beim elektrostatischen Spritzverfahren werden neutrale Lackteile beim Verlassen der Spritzpistole elektrostatisch aufgeladen
und parallel zu den magnetischen Feldlinien auf das Werkstück
geschleudert.
Die Zerstäubung des Lackmaterials wird durch ein Hochdruckrotationsverfahren (rotierende Drehscheibe) erreicht (20 000 U/
min).
Elektrotauchlackierung (ETL-Verfahren)
Dieses Verfahren entstand in den 50er/60er Jahren primär aus
Sicherheits-, nicht aus ökonomischen Gründen. In den bis dahin
existierenden offenen Tauchbecken entstanden oft Brände wegen der brennbaren Lösemittel in den Lacken.
Das Verfahren heute läuft bei 200 - 400 V und 5 - 15 A/m² bei
Raumtemperatur ab. Man unterscheidet das KTL (1) und das
ATL (2) Verfahren.
Bei 1 wird das Werkstück als Kathode (Anode = Graphit) geschaltet, Beispiel ist die Autoserienlackierung. Hierbei kommt
es zu einem besseren Korrosionsschutz, die Schicht (15 Rµm)
ist nur halb so dick wie bei 2. Allerdings braucht man teurere
Rohstoffe, die Anlagenkosten liegen deutlich höher, da die Bekken aus Edelstahl oder Kunststoff sein müssen. Das ATL-Verfahren findet vor allem im Industriebereich Anwendung.
Vor- und Nachteile ergeben sich aus der Umkehr der Erläuterungen zu 1. ET-Lacke gewährleisten generell eine optimale
Kantenabdeckung.
Elektrotauchlackierung eines PKW
Aufgabe
Sie werden Ihre eigenen Erfahrungen mit den Applikationen von Lacken gemacht haben. Welche Lacke haben Sie benutzt?
Nennen Sie Lacktypen in Abhängigkeit vom Material. Ist der Lacktyp abhängig von der Beschaffenheit des Untergrundes?
Kennen Sie Maßnahmen zur Behandlung des Untergrundes?
Neuere Entwicklungen bei Herberts
Wasserlacke
Als Bindemittel sind oft neutralisierte Polycarbonsäuren beigegeben (z.B. Amine als Neutralisationsmittel). Als Vernetzungskomponente setzt man wasserverdünnbare Aminoplaste ein.
Alle Wasserlacke enthalten auch organische Lösemittel, die die
Eigenschaften des Lackes verbessern.
Nachteile: höherer Energieverbrauch beim Trocknen, längere
Trocknungszeiten, evtl. Schwierigkeiten wegen der Ablaufneigung. Da die Lacke hydrophile Gruppen haben, muß vor
allem eine Wasserquellung ausgeschlossen sein, was z.T.
schwierig zu realisieren ist.
High-Solid-Lacke / Very-High-Solid-Lacke
Auf diesen Lacksektor setzt vor allem die amerikanische Industrie. Bei den 1K (1 Komponenten) High Solids liegt der
Festkörperanteil bei 65 - 72 %, bei 2K High Solids 70 - 80 %, bei
den Very High Solids sogar bei über 80 %. Die Solids werden
vor allem für industrielle Lackierungen gebraucht und werden
erwärmt bzw. verdünnt aufgetragen. Um die Lackteilchen bei
dieser hohen Konzentration noch in „Lösung“ zu halten, müssen
kleine Moleküle des Grundstoffs mit reaktiven Eigenschaften
und vielen funktionellen Gruppen verarbeitet werden.
Pulverlacke
Diese bestehen ausschließlich aus Festkörpern, hochpolymeren
Kunststoffen und sind völlig frei von Lösemitteln. Sie werden
durch elektrostatische Applikationen aufgetragen und durch
Wärmeeinwirkung gehärtet. Beim Wirbelsinterverfahren erhitzt
man die zu beschichtenden Gegenstände über den Schmelzpunkt
des Lackes hinaus und bringt sie mit dem wirbelnden Pulver
zusammen. Das Pulver schmilzt und bildet in wenigen Sekunden einen dicken porenfreien Überzug.
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Versuch: Elektrotauchlackierung (hier: KTL)
Es steht Ihnen ein Speziallack der Fa. Herberts zur Verfügung.
Lesen Sie vor Versuchsbeginn die Sicherheitsdatenblätter
durch. Arbeiten Sie die S- und R-Gefahrensätze auf.
Sie können den Versuch im 250 ml Becherglas durchführen.
a) Sie wiegen 75, 5 g KTL-Dispersion (Nr. 39031, weiß) ab.
b) Sie stellen eine Mischung aus 84,7 g und 2,2 g konzentrierter Essigsäure her.
a) + b) geben Sie langsam unter ständigem Rühren zusammen.
Zu dem Gemisch a) + b) geben Sie wieder unter Rühren
37,6 g Pigmentpaste (Nr. 39024, schwarz).
Das Tauchbad ist fertig und sollte vor der Elektrolyse ca. 5
Minuten mit einem Magnetrührer homogenisiert werden.
Geben Sie nun ein gereinigtes und entfettetes Blech mit einer
Oberfläche von ca 10 cm² (bedenken Sie: das Blech hat 2
Seiten!) in das Tauchbad und schalten Sie es als Kathode.
Das Anodenmaterial ist variabel, z.B. Edelstahl oder Edelmetall.
Der Abstand der Elektroden beträgt ca. 2 cm, es liegt eine
Spannung von 40 V (24 V auch möglich) - Gleichstrom - an.
Die Stromstärke darf aus Sicherheitsgründen 50 mA nicht
überschreiten! Der Versuch kann bei Raumtemperatur unter
ständigem
Rühren
durchgeführt
werden.
Die
Beschichtungszeit beträgt 3 - 5 Minuten. Nach Versuchsende spülen Sie die Kathode mit Wasser ab und beurteilen
optisch die Oberfläche. Die Beschichtung muß dann noch
im Heizschrank bei ca. 180 °C 30 Minuten eingebrannt werden.
Zusatzversuch: „Nagelprobe“
Prüfen Sie vor und nach dem Einbrennen die Haltbarkeit der
Oberflächenbeschichtung:
- mit einem in organischem Lösungsmittel getränkten
Wattebausch
- mit verdünnten Säuren/Laugen
- Kratztest mit dem Fingernagel
Zusatzinformation: Die Chemie des KTL-Verfahrens
Allgemeines: Das Objekt wird in ein wassergelöstes Lacksystem mit niedrigem Feststoffanteil getaucht (80 % VE Wasser, 10 %
Bindemittel, 10 % Pigmente, Farbstoffe, Additive). Es wird eine elektrische Gleichspannung zwischen Objekt und einer
Gegenelektrode angelegt. Das Lackmaterial wird eingebrannt.
Voraussetzung: Das Lackierobjekt muß tauchfähig und leitfähig sein.
Schichtdickenbildung: Die Schichtdicke ist von der Spannung, der Beschichtungszeit und der Badtemperatur abhängig.
Chemie des Verfahrens: Wasserverdünnbare Makromoleküle enthalten Polykationen und Polyanionen sowie Polyehter zur
besseren Wasserverdünnbarkeit. Zur ET-Lackierung verwendet man z.B. carboxylhaltige Alkydharze oder Polyamine. Diese
selbst sind in reinem Wasser kaum löslich; die freien Elektronenpaare an den polaren Gruppen werden von den Wasserdipolen solvatisiert, die Harze quellen an und lösen sich in weiterem Wasser auf. Dieser Löseeffekt wird durch Salzbildung
vergrößert.
Allgemeine Reaktionsgleichungen für das KTL-Verfahren:
KTL
Kathode = Werkstück
Anode = Gegenelektrode
Die Harze enthalten Aminogruppen, die z.B. durch Carbonsäuren (Essigsäure) neutralisiert werden.
Es entstehen wasserlösliche Polyammoniumsalze.
R-COOH
+
Carbonsäure
PNR2
Amin
-
+
—> R-COO + P-NR2H
wasserverdünnbares Salz
P = Polymer
Reaktion an der Kathode:
Es entsteht Wasserstoff, die Hydroxidionen kehren die Neutralisation um.
2 H2O + 2 e —> 2 OH + H2 (pH-Wert-Anstieg)
Dadurch kommt es zur Koagulation und Abscheidung des Lackmaterials.
+
P-NR2H + OH —> PNR2 + H2O
Die frei werdenden Säureanionen entwässern die Koagulatschicht, Abscheidung festkörperreicher Filme.
Reaktion an der Anode:
2 H2O —> 02 + 4 H+
+
4 e-
An den Elektroden des Tauchbades kommt es also zu einer Elektrolyse des Wassers. Die entstehenden sauren und basischen
Teilchen führen zu einem pH-Wert-Abfall bzw. Anstieg. Dies bewirkt, daß das Polymer ausfällt bzw. auf der Autokarosserie
koaguliert.
Zur Verbesserung der rheologischen Eigenschaften (Rheologie = Fließlehre) müssen zusätzlich Co-Lösemittel zugesetzt
werden, z.B. Glycole. Wegen der physiologischen Bedenklichkeit wird die Suche nach neuen Kombinationspartnern erforderlich.
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Didaktische Kopiervorlage
Bemerkungen1
In dieser Unterrichtseinheit wird das Thema Lacke - Herberts an
den Themenbereich Oxidation - Reduktion angebunden. Weitere
Materialien zum Thema „Lacke“ finden Sie in den folgenden
Einheiten:
BASF Pigmente GmbH Köln-Mülheim (Eisenpigmente/genetische Hinführung zum Begriff „Filmbildner“)
BASF deco GmbH Köln-Bickendorf (Wasserlacke/Lösemittellacke
Biolacke)
Degussa AG - Kalscheuren (Rußpigmente)
Degussa AG - Werk Marquart (Mattierungsmittel/Mattlack)
PPG - Wuppertal (Trocknen von Lacken, Zweikomponentenlacke)
Kopiervorlage 1
bietet die Grundinformation zum Werk „Herberts“ und ermöglicht
fächerübergreifend Verbindungen zu den Bereichen Chemie Geographie und Sozialwissenschaft/Wirtschaftslehre. Der Einsatz sowohl in der S I als auch der S II ist angeraten, da Verknüpfungen zwischen Umfeld und fachlichen Aspekten unsere Schüler motivieren sollen. Eine weitere Öffnung auf „lokale Chemie“
kann durch Hilfsfragen angeregt werden wie: Wer kennt das
Werk, wo liegt es, wer arbeitet dort, welche Berufe, Bedeutung für
Köln?
Kopiervorlagen 2 und 3 (S I):
Oxidationsprozesse als Reaktion mit Sauerstoff und schädliche
Umwelteinflüsse sind Inhalte des Anfangsunterrichts Chemie.
Schon in dieser frühen Phase kann bei diesen Themen ein Blick
auf die Industrie vor Ort geworfen werden. Die vorliegenden
Materialien ergänzen den Unterricht im Themenbereich
„Oxidation-Reduktion“ in folgender Weise:
Beim Thema Korrosion:
1. Langsame Oxidation/Korrosion: Was ist Korrosion? Wie verhindert man, daß Sauerstoff an das zu schützende Material herankommt?
Fächerübergreifend: Verhinderung wirtschaftlicher Schäden.
2. Verbrennung: Wiederholung der Phänomenologie der Verbrennung am Beispiel von Brandschutzlacken. Diese geben zudem einen Einstieg in neue Brandschutztechnologien (neuestes
Beispiel: Flughafen Düsseldorf)
Themenkomplex Oxidation:
langsame Oxidation - Korrosionsschutz - Verbrennung Brandschutz - Luftverschmutzung
„Damit Blech Blech bleibt“: Ziel: S. reflektieren Möglichkeiten
des Oberflächenschutzes, d.h. Möglichkeiten, Sauerstoff fernzuhalten! Beispiele: Einfetten, Chromatieren, Phosphatieren, Lakkieren, Emaillieren, Beschichten mit Kunststoff, metallische
Überzüge: Verzinken, Verkupfern, Versilbern, Vergolden ...
„Lacke im Test“: Ziel : Oberflächenschutz. Ergebnis: Lack
schützt nicht nur gegen Salzwasser, sondern auch gegen Säuren
(Regen) und Laugen
„Lacke nur Make-up“: Ziel: S. reflektieren den Sinn von Lakkierungen. Beispiel: zum Isolieren, zum Kennzeichnen, als Warnung, zur Straßenmarkierung, als Korrosionsschutz, zur Dekoration (rein ästhetische Gründe), Brandschutz.
„Der Unitherm-Lack“: Ziel: Wiederholung der Phänomenologie der Verbrennungen. Lösungen: Lacke setzen Kohlendioxid
frei (Aufschäumen, Löschwirkung). Lacke setzen Wasser frei
(Temperaturerniedrigung). Lacke versintern (d.h., sie bilden
durch die Hitze eine stabile Deckschicht).
„Lackierverfahren“: Ziel: Verknüpfung von chemischen mit physikalischen Phänomenen. Kennenlernen von alltäglichen Lackiermethoden, die umweltfreundlich und möglichst rentabel sind!
Gleichzeitig Verknüpfung zu S II.
Kopiervorlagen 4 und 5 (S II):
In der S II müssen bzw. können laut Curriculum Themen wie
Faradaysche Gesetze, pH-Wert, Löslichkeit, Elektrolyse, elektrolytische Raffination und auch Polymere, funktionelle Gruppen, Duroplaste und Thermoplaste besprochen werden. In diesem Zusammenhang bietet sich eine Öffnung des Unterrichts
auf die Chemie „vor Ort“ an. Zum Abschluß würde eine Exkursion zu Herberts Köln den Schüler(inne)n noch mehr Praxisnähe vermitteln. Zu empfehlen ist im Anschluß evtl. auch eine
Exkursion in Werke der Automobilindustrie.
Themenkomplex:
Lacke → Polymerenchemie ↔ Elektrochemie
„Applikationsverfahren“: Ziel : Schüler stellen Bezug zu ihrem
Alltag her. Präsentation des anzufordernden Bleches und des
Faltblattes. Arbeitsanregungen zur Fragestellung: Welche Möglichkeiten sehen Sie, Metalloberflächen zu beschichten?
(Vgl. S I); Erläuterungen zu Lacktypen.
„KTL im Experiment“: (KTL - Lack kann angefordert werden.)
Ziel: gleichmäßige und haftfähige Oberflächenbeschichtung.
Beispiel für elektrostatische Applikationsverfahren.
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Herberts - Werk Köln
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Kopiervorlage
H
i n t e r g r u n d i n f1o r m a t i o n e n
Historischer Rückblick
Die Anfänge der heutigen Herberts GmbH gehen auf eine kleine
Firnis- und Lacksiederei zurück, die Otto Louis Herberts 1866 in
Barmen gründete. Den Wandel zum Industrieunternehmen vollzieht 1924 der Enkel Dr. Kurt Herberts, der ein eigenes Unternehmen gründet und ein Jahr später mit der großväterlichen Firma
vereinigt. 1928 revolutioniert Herberts den Markt mit der Entwicklung von schnelltrocknenden Automobillacken auf Cellulosenitrat-Basis, welche die bisherigen Trocknungszeiten von 4 - 8
Wochen auf 15 Stunden reduzierten. 1940 wird das Werk II auf
Einern in Barmen fertiggestellt.
1972 erwirbt die Firma Hoechst 51 % der Anteile der Firma
Herberts. 1976 wird Herberts eine 100%ige Tochter des Hoechst
Konzerns.
Im gleichen Jahr geht auch die Kölner Firma Spieß & Hecker
Lacke an den Hoechst Konzern. Der Firmengründer Prof. Dr.
Kurt Herberts scheidet im Alter von 75 Jahren aus dem Unternehmen aus.
Ab 1974 kommt es zu verstärkten Aktivitäten in der umweltfreundlichen Lackentwicklung: wasserlösliche, wasserverdünnbare und lösemittelarme Pulverlacke für viele Anwendungsgebiete und Applikationsverfahren werden entwickelt.
Fachliteratur
Paolo Nanetti: Lackrohstoffkunde, Vincent Verlag Hannover, 1996
(Lehrbuch über die wichtigsten Lackrohstoffe. Es enthält ausführliche Informationen sowohl über den chemischen Aufbau als auch
über das physikalische Verhalten und die anwendungstechnischen Eigenschaften der Lackrohstoffe).
Verband der Lackindustrie e.V., Leitfaden für die betriebliche Fachkunde, Karlsstr. 21, Frankfurt/Main
(Übersicht über grundlegende lacktechnische Kenntnisse. Der Leitfaden ist kein Lehrbuch, sondern eine Lernhilfe).
Günter Vollmer; Manfred Franz: Chemie in Hobby und Beruf, DTV Verlag und Thieme, August 1991
(Aus einer als Hintergrundinformation für Lehrer konzipierten Reihe „Wissenschaft für den Alltag“)
Brockhaus: Naturwissenschaften und Technik, 5 Bände, 1989 (Allgemeines naturwissenschaftliches Nachschlagwerk)
Glasurit-Handbuch: Lacke und Farben, Vincent-Verlag Hannover, 1984
(Guter Gesamtüberblick, z.B. Rohstoffe, Lackfertigung, lacktechnische und analytische Untersuchungen, Applikationsverfahren,
auch ohne große Vorkenntnisse gut verständlich)
Josef Ruf: Organischer Metallschutz, Vincent-Verlag Hannover, 1993
(Alle wichtigen Fachkenntnisse zum lacktechnischen Metallschutz, von der Korrosion bis zur Applikation von Beschichtungsstoffen, werden in verständlicher Form dargestellt.)
Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Verlag Chemie, Weinheim
(Ein Nachschlagewerk, in dem alle wichtigen Informationen über Beschichtungsstoffe enthalten sind. Vorkenntnisse sind nicht
unbedingt erforderlich.)
Didaktische Literatur:
D. Gräf: Lacke - ein fächerübergreifendes Thema in der Schule,
Praxis der Naturwissenschaften Chemie, 6/44, Jahrgang 1995, S. 25 - 32.
Kontaktinformationen:
1. Ansprechpartner:
Wenn Sie fachlich Fragen haben, wenden Sie sich bitte an Herrn Nanetti, Werk Köln VII,
Abt. 725 MIB, Tel. (02 21) 9 37 06-331, Fax (02 21) 37 06-558
Ansprechpartner zu den Punkten 3 bis 5 sind: Frau Ihlas, Tel. (02 21) 37 06-313 oder ebenfalls Herr Nanetti.
2. Unterrichtsmaterialien, Informationsmaterial:
Infos zu Herberts, die in den Kopiervorlagen erwähnten Experimentiermaterialien und Demonstrationsmaterialien zur
Lackierung eines Karosseriebleches können über Herrn Canenbley, Werk I, Christbusch, Tel. (02 02) 529-26 90, Abt. 113
CW, angefordert werden.
3. Bertriebsbesichtigung:
Auf Anfrage ist eine Besichtigung des Unternehmens möglich.
4. Betriebspraktika
sind im Rahmen des Schülerbetriebspraktikums möglich.
5. Ausbildungsplätze, berufliche Möglichkeiten:
Folgende Berufsausbildungen werden angeboten:
im naturwissenschaftlichen Bereich: Chemikant/-in, Chemiebetriebswerker/-in, Lacklaborant/-in
im kaufmännischen Bereich: Industriekaufmann/-frau, Handelsfachpraktiker/-in