Fotos: Leonhard Gollwitzer, Steffen Wirtgen

Für die Außenwände der meisten Gebäude werden mineralische Baumaterialien eingesetzt. Diese Materialien haben eine poröse Oberflächenstruktur, durch die sie sehr leicht Wasser aufnehmen können. Dabei kann es zu ernsten Feuchteschäden kommen, etwa zu Ausblühungen, Feuchteflecken und Salzsprengungen. Daher ist es in den meisten Fällen sinnvoll und notwendig, die Oberfläche von Fassaden mit einem Anstrich vor dem Eindringen von Wasser zu schützen. Gleichzeitig sollte der Anstrich "atmen" können, also Gase wie Wasserdampf und Kohlendioxid durchlassen. Dass die Fassade auch einen ästhetischen Anblick bieten soll, versteht sich von selbst – und sowohl Schutzwirkung als auch Ästhetik sollen natürlich möglichst lange erhalten bleiben.

Siliconharzfarben – Anstrichsysteme mit überlegenen Eigenschaften

Schon die Baumeister der Antike versuchten, eine Fassade mit Anstrichen vor Witterungseinflüssen zu schützen und gleichzeitig zu verschönern. Damals waren die Möglichkeiten noch recht beschränkt. Heute weiß man mehr über die bauphysikalischen und bauchemischen Hintergründe, und synthetische Materialien erschließen neue Wege zur Entwicklung von Anstrichsystemen.

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Außenanstrichs werden im hohen Maße von der Art des Bindemittels beeinflusst, das im Anstrichsystem eingesetzt wird. Im Jahr 1963 formulierten Wacker-Chemiker am Standort Burghausen die erste Siliconharzfarbe oder – wie ihr exakter Name lautet – Siliconharzemulsionsfarbe (kurz: SREP, vom englischen Silicone Resin Emulsion Paint). In dieser Farbe wirkt ein Siliconharz als Bindemittel. Das Siliconharz wird in wässriger Emulsion eingesetzt – also in flüssigen Mischungen aus Wasser und einer organischen Lösung des Siliconharzes, wobei winzige Tröpfchen der organischen Lösung im Wasser feinverteilt sind. Die Siliconharzfarbe wurde patentiert, stetig weiterentwickelt und hat einen beispiellosen Siegeszug angetreten. Heute bietet die Wacker-Chemie vor allem lösemittelfreie Siliconharz-Emulsionen an – unter Umweltgesichtspunkten ein weiterer Fortschritt.

Eine Siliconharzfarbe vereint die wichtigsten Vorzüge von mineralischen und kunstharzgebundenen Anstrichen: Siliconharzfarben sind hervorragend hydrophob, d.h. wasserabweisend. Wassertropfen perlen ab, und selbst Schlagregen kann ihnen nichts anhaben. Siliconharzfarben lassen Wasserdampf und Kohlendioxid durch, sorgen also für einen ausgewogenen Wasser- und Gashaushalt in der Fassade. Deshalb kann sogar Feuchtigkeit, die sich eventuell unter der Farbschicht befindet, austrocknen. Darüber hinaus zeichnen sich Siliconharzfarben durch eine hervorragende Beständigkeit gegen Klimaeinflüsse und Industrieabgase aus. Schließlich lassen sich Siliconharzfarben gut verarbeiten und problemlos auf alle Untergründe auftragen.

Siliconharzfarben eignen sich nicht nur für Anstriche von Neubaufassaden, sondern insbesondere auch zur Sanierung von Altbaufassaden. Damit haben sich Siliconharzfarben auch im Denkmalschutz bestens bewährt.

Siliconharzfarben – millionenfach bewährt

Seit Einführung der Siliconharzfarben in den 1960er Jahren sind viele Millionen Quadratmeter Fassaden beschichtet worden. Dr. Hans Mayer, Leiter des Business Teams Bau im Geschäftsbereich Silicone der Wacker-Chemie, nennt Zahlen: "Über eine Million Gebäude haben weltweit einen Fassadenanstrich aus Siliconharzfarben; fast 10 Prozent aller Fassadenfarben in Europa gehören bereits zu diesem Anstrichtyp." Es existiert also eine umfangreiche Erfahrung mit Anstrichsystemen dieser Art. Die Erfahrung ist durchweg sehr positiv. Als auffallend gut stellte sich insbesondere auch die Langlebigkeit der Anstriche heraus, wovon viele Gebäude überall in der Welt zeugen.

Gerade der Aspekt der Langlebigkeit und Beständigkeit von Anstrichen ist in jüngster Zeit immer mehr in den Blickpunkt von Bauherren, Architekten und öffentlichen Auftraggebern gerückt. In Anbetracht knapper finanzieller Mittel spielt der Sanierungszyklus einer Fassade eine immer größere Rolle. Gerüst-, Reinigungs- und Vorbereitungskosten für den Neuanstrich einer Fassade können die eigentlichen Anstrichkosten manchmal erheblich übersteigen. Muss ein Anstrich erst nach 15, 20 oder gar 25 Jahren erneuert werden, ist also eine beträchtliche Kostenersparnis möglich.

Die Zusammensetzung der Siliconharzfarbe

Die Eigenschaften der Siliconfarben resultieren aus ihrer Zusammensetzung. Wichtig ist dabei das Zusammenwirken und die Abstimmung aller Bestandteile, damit also die Formulierung des Anstrichsystems. Die Wacker-Chemie stellt die Siliconharzemulsion her, die der Farbenhersteller mit weiteren Komponenten zur gebrauchsfertigen Farbe verarbeitet.

Als Bestandteile einer Siliconharzfarbe nennt die DIN 18363 Siliconharzemulsion, Kunststoffdispersionen, Pigmente, Füllstoffe und Hilfsstoffe. Siliconharz und die organischen Kunststoffe wirken als Bindemittel, wobei das Siliconharz dasjenige Bindemittel ist, das dem Anstrich seine wesentlichen Merkmale verleiht. Damit wird die Farbe auch nach der DIN EN 1062 als "Siliconharzfarbe" bezeichnet.

Die Menge der eingesetzten Polymerdispersion ist bei Siliconharzfarben sehr viel kleiner als bei den weit verbreiteten Dispersionsfassadenfarben. Dies markiert – neben dem charakteristischen Bindemittel Siliconharz – den entscheidenden Unterschied zu den Dispersionsfassadenfarben.

Dr. Mayer erläutert: "Filmbildende Dispersionsfassadenfarben enthalten in der Regel so viel Kunststoffdispersion, dass sich nach dem Trocknen der Farbe ein geschlossener Film bildet, in dem sämtliche Pigment- und Füllstoffpartikel eingeschlossen sind. Bei einer Siliconharzfarbe dagegen wird nur so wenig Polymerdispersion eingesetzt, dass die Füllstoff- und Pigmentpartikel untereinander verkleben. Dadurch bleiben feine Kanäle und Hohlräume zwischen den festen Partikeln erhalten. Dies ergibt die Porosität und damit die Gasdurchlässigkeit des getrockneten Anstrichs – die Farbschicht kann ,atmen‘ wie eine mineralische Beschichtung."

Ohne Siliconharz wäre allerdings ein solcher Anstrich nutzlos; er würde eine hochporöse Schicht ohne funktionierenden Feuchtigkeitsschutz ergeben. Hier kommt nun das Siliconharz ins Spiel. Dr. Mayer: "Das Siliconharz überzieht die einzelnen festen Partikel mit einer sehr dünnen, geschlossenen Schicht. Dies verleiht dem Anstrich die dauerhaft wasserabweisende Eigenschaft". Feuchtigkeitsprobleme sind also ausgeschlossen.

Das Erfolgsgeheimnis – die Chemie der Siliconharzfarbe

Siliconharze stehen von ihrem chemischen Aufbau her zwischen rein anorganischen und rein organischen Stoffen. Der Aufbau ihrer Moleküle leitet sich vom Quarz ab, einer Form von Siliciumdioxid (SiO₂). Das Grundgerüst besteht aus Silicium- und Sauerstoffatomen, wobei aber im Unterschied zum Quarz jedes vierte Sauerstoffatom durch einen organischen wasserabweisenden Rest ersetzt ist. Unter allen Siliconen haben Siliconharze den größten anorganischen Charakter. Würde man 100 g eines Siliconharzes verbrennen, blieben rund 90 g Siliciumdioxid zurück.

Bedingt durch die Herstellung der Siliconharze sind aber auch Hydroxy-Gruppen (–OH) in den Makromolekülen vorhanden. Sie sind wichtig, damit das Siliconharz erstens auf den festen Pigment- und Füllstoffpartikeln der Farbe haftet und damit zweitens der Anstrich sich fest mit dem mineralischen Baustoff-Untergrund verbindet. In beiden Fällen handelt es sich nicht nur um eine einfache physikalische Adhäsion. Vielmehr kommt die Haftung auch durch chemische Reaktion zustande.

Denn sowohl an der Oberfläche von Pigment- und Füllstoffpartikeln als auch von mineralischen Baustoffen befinden sich Hydroxy-Gruppen, die an Metall- oder Siliciumatome gebunden sind. Diese Hydroxy-Gruppen können aber mit den Hydroxy-Gruppen des Siliconharzes chemisch unter Wasser-Abspaltung reagieren. Auf diese Weise haften jeweils die beiden Komponenten – Pigment und Siliconharz, Füllstoff und Siliconharz bzw. Baustoff und Siliconharz – fest aneinander.

Gleichzeitig reagieren die noch in den Makromolekülen des Siliconharzes vorhandenen Hydroxy-Gruppen mit Wasser-Molekülen. Durch diese Reaktion werden die Makromoleküle des Harzes an mehreren Stellen untereinander verknüpft, es bildet sich das für Siliconharze typische Netzwerk.

Betrachtet man nun auf molekularer Ebene die Oberfläche eines Füllstoffpartikels, so ergibt sich folgendes Bild: Der anorganische Teil des Siliconharzes ist jeweils über drei Silicium-Sauerstoff-Brücken an die Oberfläche des Partikels gebunden. Kapillaren, Poren und Hohlräume werden durch den anorganischen Teil – salopp ausgedrückt – "ausgekleidet" und auf diese Weise verfestigt; die Wacker-Chemiker sprechen von "Porenverstärkung". Gleichzeitig ist jeder organische Rest R des Siliconharzes über die drei Silicium-Sauerstoff-Brücken so mit der Partikel-Oberfläche verbunden, dass die organischen Reste wie kleine Regenschirme nach außen ragen – von der Oberfläche ausgehend in den Hohlraum hinein. Diese Reste machen die Oberfläche wasserabstoßend. Beides zusammen, die hydrophobe und die verstärkte Porosität, ist das Erfolgsrezept der Siliconfarbe.

Das Siliconharz ist gegen Säuren – damit auch gegen sauren Regen – und gegen die Ultraviolett- und Infrarotanteile des Sonnenlichts stabil. Ergebnis: Der Anstrich zeichnet sich durch eine hervorragende Witterungsbeständigkeit und ein ausgezeichnetes Langzeitverhalten aus. Auch nach vielen Jahren bleibt die Schutzwirkung gegen Feuchtigkeit erhalten, und der Anstrich sieht immer noch schön aus. Ein Blick auf die Münchener Fassaden, die vor Jahren oder gar Jahrzehnten mit Siliconharzfarbe behandelt wurden und die auf diesen Seiten zu sehen sind, dokumentieren dies. Kein Wunder, dass sich immer mehr Bauherren für Siliconharzfassaden entscheiden – die Siliconharzfarben sind weiter auf dem Vormarsch. Und die Wacker-Chemie ist nicht nur Erfinder, sondern auch der Marktführer bei den Siliconharzemulsionen, der entscheidenden Komponente dieses Anstrichtyps.

Zwei Strategien für Fassadenanstriche

Moderne Anstrichsysteme verfolgen zwei unterschiedliche Strategien, um eine Fassade vor den Einflüssen der Witterung zu schützen: Sie bilden nach dem Trocknen entweder einen zusammenhängenden, geschlossenen Film oder aber eine offenporige, wasserabweisende Schicht. Die erste Strategie wird mit Dispersionsfassadenfarben verfolgt, in denen ein organischer Kunststoff als Bindemittel eingesetzt wird. Die zweite Strategie lässt sich mit den als Siliconharzfarben bezeichneten Anstrich- oder Farbsystemen umsetzen. Hier wirkt neben der Polymerdispersion zusätzlich ein Siliconharz als charakteristisches Bindemittel und sorgt für mineralähnliche Beschichtungen mit hoher Wasserdampfdurchlässigkeit und sehr geringer Wasseraufnahme.

Der anorganische Teil des Siliconharzes (gelb: Siliciumatome, blau: Sauerstoffatome) ist auf der Oberfläche der Füllstoff-Partikel verankert. Dieser Teil des Siliconharzes verstärkt über die Si-O-Bindungen die Poren. Die organischen Reste ragen wie Regenschirme nach außen und machen die Poren wasserabweisend.

Oben: eine nicht mit Hydrophobierungs- additiven beschichtete Fassade. Schmutz lagert sich ab, Wasser dringt ein.	Die Siliconharzfarbe bildet einen porösen Anstrich, der Wasser und Schmutz abweist, gleichzeitig aber Wasserdampf durchlässt .