Farben in allen ihren Nuancen werden zur Gestaltung von Gebäuden genutzt. Dabei ist die Farbe nicht nur in ihrer Eigenschaft als Farbton, sondern als konstruktiver Farbanstrich gefordert, als Witterungsschutz von Bauteilen. Präziser und differenzierter ist der englische Sprachraum. Die Wörter »Colour« und »Paint« trennen eindeutig die jeweiligen Aufgaben.
Dieser Beitrag soll die umgangssprachlich als Fassadenfarben bezeichneten Anstrichsysteme auf mineralischen Untergründen aufzeigen und gegenüberstellen.
Unter dem Oberbegriff Beschichtungen, der die tradierten Begriffe Anstrich oder Lack ersetzt, werden zur Zeit eine große Anzahl von Schutzsystemen bis hin zu Spachtelmassen und Bodenbeschichtungen zusammengefasst. Der Beschichtungsstoff im Sinne der DIN 55945 bezeichnet flüssige bis pastenförmige, auch pulverförmige Stoffe, die aus Bindemitteln sowie aus Pigmenten oder anderen Farbmitteln, Füllstoffen, Lösemitteln und sonstigen Zusätzen bestehen.
Die zu den Beschichtungen zählenden Anstriche bestehen meist aus mehrschichtigen Aufbauten und werden daher Anstrichsystem genannt, welches sich aus Grund- und Deckanstrichen zusammensetzt. Häufig wird zusätzlich der Untergrund vorbehandelt, um eine bessere Haftung zu erzielen. Ähnlich wie bei Putzsystemen muss darauf geachtet werden, dass die äußeren Schichten von ihren Festigkeitswerten weicher als die darunterliegenden sind, um Rissschäden infolge von Spannungen zwischen den Schichten zu vermeiden.
Der Grundanstrich oder die Grundierung besteht aus ein bis zwei Anstrichen. Die Deckanstriche setzen sich je nach Deckvermögen (oder Deckfähigkeit), Anstrich- bzw. Untergrundart oder den Qualitätsansprüchen aus einer oder mehreren Schichten zusammen, als Zwischenanstrich oder Schlussanstrich bezeichnet. Dabei gilt, dass mehrere dünne Anstriche mehr Aufwand darstellen, aber besser austrocknen und als Endprodukt gleichmäßiger sind.
Die Wahl des zu verwendenden Produktes und Anstrichsystems hängt im Wesentlichen ab von der Dampfdurchlässigkeit und Wasserdichtheit der Einzelschicht, die auf den Untergrund und die Bewitterung abgestimmt sein muss.
Zur Unterscheidung und Klassifizierung von Farben respektive Anstrichstoffen ergeben sich mehrere Möglichkeiten. Umgangssprachlich wird häufig die Funktion oder das Bauteil verwendet. Farbe als Brandschutz- oder Korrosionsschutzanstrich, als Fenster- oder Fassadenfarbe. Auch die Einteilung des Anstrichs in Deck- oder Grundanstrich ist eine zusätzliche Differenzierung. Der vorhandene Untergrund, Holz, Stahl oder mineralische Baustoffe, stellen ebenfalls eine klare und notwendige Einteilung dar. Die sinnfälligste Klassifizierung erfolgt nach den Bindemitteln, z. B. Alkydharzfarben nach dem gleichnamigen Bindemittel, oder Silikatfarben, aufbauend auf der Grundsubstanz Kaliumwasserglas, die nicht nur den Anstrichstoffen großteils den Namen geben, sondern die auch jeweils für die Haftung und Verbindung mit dem Untergrund verantwortlich sind. Anhand der Bindemittel können heute fast alle unter jeweils firmeneigenen Bezeichnungen vertretenen Produkte eingeteilt und bewertet werden. Nicht jede Farbe haftet auf jedem Material, und so verwundert es nicht, wenn die DIN 18 363, Maler- und Lackierarbeiten, allein 53 verschiedene Hauptklassen vorsieht. Die Wahl des Farbsystems und der Untergrund beeinflussen sich gegenseitig und vor allem die Eigenschaften des fertigen Bauteils wie Wasserdichtheit, Dampfdurchlässigkeit oder Festigkeit.
Farbe, der so genannte Anstrichstoff, setzt sich aus Bindemittel, Lösemittel, Füllstoff, Pigmenten und Hilfsstoffen zusammen. Diese Inhaltsstoffe bestimmen die Farbigkeit und vor allem die Eigenschaften der Farbe. Während bis Mitte des letzten Jahrhunderts diese von den Handwerkern selbst zusammengestellt und gemischt wurden, werden die meisten der heute verwendeten Farben in fertigen Mischungen direkt von den Farbenwerken an die Baustelle geliefert. Somit ist für eine gleichmäßige, prüfbare Qualität und einfache Verarbeitungsmöglichkeit gesorgt. Die Lebendigkeit und differenzierte Buntheit historischer Farbtöne geht allerdings häufig verloren.
Die Bindemittel zählen zu den nicht flüchtigen Bestandteilen der Farbe, die für die Haftung auf den unterschiedlichen Untergründen sorgen. Lösemittel dienen zum Auflösen und Verarbeiten des Bindemittels. Bestimmend für die Farbgebung sind die Färbemittel, die Pigmente (Abb. 6, 7), die sowohl anorganischer, mineralischer als auch organischer Herkunft sein können. Vereinzelt nehmen diese auch die Aufgabe des Korrosions- oder UV-Schutzes wahr. Zu den wenn auch nur gering farbgebenden Bestandteilen gehören auch die Füllstoffe, meist feine Gesteinsmehle, die dem Farbstoff vor allem bei Fassadenfarben Körper, Füllkraft und Härte geben. Die Hilfsstoffe oder Additive, in kleinen Mengen beigegeben, bewirken spezielle Eigenschaftsverbesserungen hinsichtlich der Lagerfähigkeit, der Verarbeitung oder der Optik.
Die ersten Farben entstanden aus Erde. Roten Ocker oder schwarze Manganerde, verstärkt mit Kohle und Rötel, nutzten die Höhlenbewohner von Lascaux schon vor 15 000 v. Chr. zum Bemalen ihrer Felswände (Abb. 1). Später kam weiße Kalkmilch zum Schlämmen von Putz oder Stein hinzu. Beim Trocknen der Oberfläche verbinden sich die reaktiven Bestandteile des Kalks mit der Kohlensäure der Luft und schaffen so einen festen Überzug, der die Farbpigmente bindet. Auf Basis dieser Kalkfarbe entwickelte sich im Laufe der Jahrtausende unter Zuhilfenahme von die Haft- oder Streichfähigkeit verbessernden natürlichen Zusätzen wie Quark oder Leinöl die Farbe.
Bei Kalkfarben selbst wird als Bindemittel mit Wasser verdünnter gelöschter Weißkalk Ca(OH)2 verwendet (Abb. 8). Da sie sehr wartungsaufwändig sind, werden Kalkfarben als Außenanstriche in der Regel nur noch bei historischen Gebäuden genutzt, um dem vorhandenen Baumaterial konstruktiv gerecht zu werden. Sie wurden früher sogar zum Tünchen (Weißeln) einfacher Räume und Ställe genutzt, da sie wegen ihres hohen pH-Wertes gleichzeitig desinfizierend wirkten. Als Innenfarbe werden sie auch heute wieder verwendet aufgrund ihrer feuchtigkeitsausgleichenden Eigenschaften und ihrer Farbleuchtkraft, des sogenannten Kalklüstereffekts. Im Außenbereich besteht die Gefahr der Umwandlung des Kalkanteiles durch »sauren Regen« in Gips. Kalkfarben sind sehr diffusionsfähig, nehmen viel Wasser auf, geben es aber auch schnell wieder ab. Die Wetterbeständigkeit kann durch hydraulische Zusätze oder aber durch Leinöl erhöht werden.
Leimfarben und Kaseinfarben eignen sich mehr für Innenanstriche und spielen auf dem Markt keine große Rolle mehr, werden aber beim biologischen Bauen angewandt. Eine Leimlösung – früher aus Knochen-, heute aus pflanzlichem Stärkeleim – dient den Leimfarben als Bindemittel. Fast alle Pigmente mit guter Deckkraft sind verwendbar. Leim kann aber als organischer Stoff guter Nährboden für Bakterien sein und sollte daher nur in trockenen Räumen auf trockenem Untergrund verwendet werden. Bei zu geringem Leimanteil wird der Anstrich nicht wischbeständig, zu viel Leim führt zu Spannungsrissen und Abblätterung. Kasein ist Milcheiweiß, durch Kalk wird das gelbliche Pulver alkalisch zu einem wasserlöslichen Leim aufgeschlossen. Die Erhärtung der Kaseinleimanstriche beruht auf der Trocknung, zum Teil auch in einer Reaktion mit dem Kalk des Untergrunds.
Heute gibt es eine Vielzahl von Farben und Herstellern, daher bedarf es Kriterien zur Auswahl. Fassaden verschmutzen und blättern ab, auch heute und trotz so genannter »Lotuseffekte«. Häufig ist die Ursache dafür nicht mehr die unreine Luft, sondern aufgrund mangelnder Diffusionsfähigkeit der Anstrichsysteme Feuchtigkeit vor und hinter der Beschichtung. Diese fördert zum einen Mikroorganismen und damit die Veralgung, zum anderen Blasenbildung und Abblättern. Da sowohl die Diffusionsfähigkeit als auch die hydrophobe Ausbildung der Fassadenfarbe von chemischen und physikalischen Vorgängen abhängen, ist die Wahl des Anstrichsystems und die Abstimmung auf den Untergrund nicht nur bei mineralischen Untergründen bestimmend. Daher wird zurzeit an einem neuen Klassifizierungssystem für Fassadenfarben gearbeitet, das vor allem den sd-Wert, die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke, und den W-Wert, den Wasserabweisungsgrad, als Vergleichsfaktoren heranzieht und damit Farben genau den Untergründen zuordnen kann. Eine Fertigstellung des Systems ist nächstes Jahr geplant.
Planerisch sollte auch zwischen sogenannten filmbildenden und nicht filmbildenden Anstrichen unterschieden werden, um den richtigen Feuchtigkeitshaushalt des fertigen Bauteiles bestimmen zu können. Je nach Bindemittel kann bei der Trocknung von Farbdispersionen ein Film entstehen, dessen Dampfdurchlässigkeit oder Wasserabweisungsfähigkeit dann über Zusätze gesteuert wird. Ohne Filmbildung dringt das silikatische Bindemittel Wasserglas bei mineralischen Farben in den Anstrichträger ein und reagiert chemisch mit diesem. Dieser Prozess wird Verkieselung genannt. Diese zwei Vorgänge bestimmen heute die industrielle Herstellung und teilen den Markt in die Gruppe der Dispersionsfarben und in die der Silikat- oder mineralischen Farben.
Kaliwasserglas ist eine durch Schmelzen von Quarz mit Pottasche oder Soda hergestellte sirupartige Flüssigkeit aus kieselsaurem Natrium bzw. Kalium. Sie wird unter der patentgeschützten Bezeichnung Fixativ als Bindemittel für Silikatfarben verwendet. Die Entwicklung begann im späten 19. Jahrhundert. Reine Silikatfarben werden zweikomponentig, bestehend aus Fixativ und Farbpulver (Erd- und Mineralfarbpigmente mit Füllstoffen), geliefert und müssen noch immer von den Handwerkern einen Tag vor der Ausführung eingesumpft, d.h. vermischt werden. Bei der Erhärtung der Farbe bildet Wasserglas keinen geschlossenen Film, sondern bewirkt chemisch eine Versteinerung oder Verkieselung des mineralischen Untergrundes (Abb. 9). Dieser muss in der Regel vorher mit einer Flüssigkeit bestrichen werden, um die vorhandene Sinterhaut zu entfernen. Noch wichtiger ist diese Ätzung bei Altanstrichen. Infolge der Alkalität und der nicht organischen Inhaltsstoffe sind Silikatfarben keimtötend. Die Offenporigkeit lässt eine hohe Wasserdampfdurchlässigkeit und eine schnelle Abtrocknung zu, bei einer hohen Schadstoffresistenz. Daher werden Silikatfarben häufig als Ersatz für die historischen Kalkfarben im Denkmalschutz verwendet, wobei hier die Festigkeit des Putzes abgestimmt sein muss. Da das mineralische Bindemittel den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie der mineralische Untergrund hat, werden Temperaturspannungen, die zu Rissen führen, verhindert.
Seit ihrer Entwicklung Anfang des letzten Jahrhunderts nehmen Dispersionsfarben aufgrund ihrer einfachen Verarbeitung und ihres vielfältigen Anwendungsgebiets eine führende Stellung ein. Sie enthalten in Wasser dispergierte Polymerisationsharze als Bindemittel, die je nach Erfordernis mit Weichmachern, Füllstoffen und Pigmenten versetzt werden. Als wasserverdünnbare Anstrichmittel, die sich einkomponentig verarbeiten lassen (Abb. 5), nehmen die nach der DIN 55945 als Kunststoffdispersionsfarbe bezeichneten Stoffe mit ihrer Filmbildung und der dadurch vorhandenen Festigkeit und Wetterbeständigkeit eine Übergangsstellung zu lösemittelverdünnbaren Anstrichstoffen wie Ölfarben und Lacken ein.
Gemenge, bei denen die Stoffe im Lösungsmittel nicht gelöst, sondern nur fein verteilt sind, nennt man Dispersionen. Ist der fein verteilte Stoff ein fester Stoff, spricht man von Suspension, ist er ein flüssiger Stoff, spricht man von Emulsion. Sie eignen sich sowohl für den Innen- als auch für den Außenbereich. Die Erhärtung des Dispersionsanstriches erfolgt je nach Art des dispergierten bzw. emulgierten Stoffes durch Austrockung der Dispersion nach dem Auftragen durch Verdunsten von Wasser. Es bildet sich ein zusammenhängender Film. Als organisches System verbinden sich die Farben nicht mit dem mineralischen Untergrund, sie kleben an der Oberfläche. Durch Zusätze kann dieser Film in seinen Eigenschaften bestimmt werden, sodass genügend Wasserdampf diffundieren kann, ohne die hohe Wetterbeständigkeit zu beeinträchtigen.
Anhand der Werte für die Wasseraufnahme- und die Dampfdiffusionsfähigkeit, die durch die Farbenherstellung vorgegeben sind, stellt sich der Grundkonflikt der planerischen Entscheidung dar. Dispersionsfarben sind gut zu verarbeiten, stark wasserabweisend, aber auch filmbildend und schließen damit eine Fassade dampfdichter ab. Silikatfarben sind zwar offenporiger und mineralisch, nehmen aber auch mehr Feuchtigkeit auf. Daher haben die Farbindustrien die Herstellungsprozesse angeglichen, um die positiven Produkteigenschaften beider Systeme sich annähern zu lassen.
Die nur noch einkomponentige Dispersionssilikatfarbe darf einen Zusatz von max. 5 % organischer Anteile enthalten. Sie haftet auf allen mineralischen Untergründen und verbindet die Vorteile der Silikatfarbe, die hohe Wasserdampfdurchgängigkeit, mit der niedrigen Wasseraufnahmefähigkeit der Dispersionsfarbe. Durch die Zusätze verbessern sich die Haltbarkeit und die Haftfähigkeit, das farbgleiche Auftrocknen und die Haftung auf alten Untergründen. Der geringe Dispersionsanteil lässt keine Filmbildung zu, reduziert aber die Wasseraufnahme, ohne die Wasserdampfdiffusion nachteilig zu beeinflussen. Daher gehören diese Anstrichsysteme zu denjenigen mit dem niedrigsten Feuchtigkeitshaushalt und werden von allen namhaften Herstellern angeboten.
Silikonharzfarben bestehen aus Kunstoffdispersionen (meist Acrylatdispersionen), Pigmenten, Füllstoffen und Silikonharzemulsionen. Sie werden zunehmend als Ersatz für Dispersionsfarben verwendet, da sie wie bei den Dispersionssilikatfarben die Nachteile rein silikatischer bzw. dispersiver Systeme ausschließen. Sobald der Anteil der Kunststoffdispersionen gering ist, auch hier ca. 5 %, besitzt der Anstrich stark wasserabweisende Eigenschaften (niedriger W-Wert) trotz guter Wasserdampfdiffusion (niedriger sd-Wert). Der Dispersionsanteil ist notwendig, um ein Abkreiden zu reduzieren und Scheuerbeständigkeit zu erhalten. Die Farbe eignet sich für Neu- und für Altputzflächen und kann auf fast allen Untergründen gestrichen werden.
Trotz dieser unterschiedlichen Zusammensetzung der Inhaltsstoffe der Farben können alle Beschichtungen in ihren wahrnehmbaren Farbtönen verglichen werden. Dazu sind unterschiedliche sogenannte Farbsysteme auf dem Markt.
Hohe Allgemeingültigkeit hat das RAL-Farbtonregister, herausgegeben vom »Ausschuss für Lieferbedingungen und Gütesicherung (RAL)«, dass als Basisregister etwa 160 gebräuchliche Farbtöne enthält. Vor allem im Lackbereich wird dieses System verwendet. Über eine Nummer und einen Namen (z. B.: RAL 3004, purpurrot) kann die jeweilige Farbe und differenzierter der Farbton (T), die Sättigungsstufe (S) und die Dunkelstufe (D) beschrieben werden. Die Bezeichnung für Purpurrot kann z. B. sein: RAL 3004; T:S:D = 7:2:4. Der Farbton gliedert sich dabei in 24 Farbtonfolgen, die Sättigungsstufe bestimmt den Grad der Buntheit in 7 Stufen und die Dunkelstufe das Maß für die Helligkeit, je nach Grautönung in bis zu 8 Stufen. Außerdem lässt sich der Glanzgrad, z. B. hochglänzend oder seidenmatt beschreiben.
Neben diesem System hat sich bei Putzen und Fassadenfarben auch das skandinavische »natural colour system« (NCS) etabliert, mit einer umfassenderen Farbkarte. Ausgangspunkt sind 6 Elementarfarben – Schwarz, Weiß, Blau, Rot, Gelb, Grün. Der Farbraum spannt sich zwischen Weiß und Schwarz und den reinen Farben am Äquator eines gedoppelten Kreiskegels auf.
Noch räumlicher definiert sind Farbsysteme, die auf dem CIE-System basieren. Grundlage sind sinnesphysiologische Messungen, die in mathematische Modelle überführt wurden. Sie dienen der exakten Definition der Farben in einem Diagramm, das den dreidimensionalen Farbraum in eine Ebene projeziert. Diese heute als CIE-Lab-System praktizierte Variante baut auf den vier Grundfarben Rot, Grün, Blau und Gelb auf. Im Designbereich wird auf die Pantone- Farbkarten zurückgegriffen und im Druckbereich kommen die RGB- und CMYK-Farben zum Einsatz. Aber auch jeder Farbhersteller bringt eigene Farbfächer heraus, sodass Vergleichen und Herstellen von Musterflächen auf der Baustelle unumgänglich bleiben und in den technischen Richtlinien für Maler und Lackierer sogar dringend empfohlen werden.
Trotz aller Gliederungs- und Ordnungsversuche bleibt daher die Wirkung aller Beschichtungssysteme nach wie vor abhängig vom Betrachter, vom Material und vom Licht, sodass sich das »gefangen gehaltene Sonnenlicht« auch heute noch auf den Fassaden betrachten lässt.
