Blockcopolymere als Lackadditive · 2018. 12. 3. · heute: e.g. Efka® FL 3600, Efka FL 3777 HO-R Zukunft: oberflächenaktiv vernetzbar verträglich Blockcopolymere mit „Easy-to-clean“-Effekt

Blockcopolymere als Lackadditive -Wie Ordnung die Effizienz steigern kann

Sascha Oestreich*, Andrea Schamp, Kerstin Schurig

Neu-Isenburg │ 08. November 2018

Inhalt

Einführung

Anwendungsbeispiele

Zusammenfassung und Ausblick

1.

2.

3.

2 June 2018 | Formulation Additives

Inhalt

Einführung

Anwendungsbeispiele


1.

2.

3.


Lackadditive und Blockcopolymere


Einführung

■ Lackadditive sind essentielle Komponenten in jeder

modernen Farben- und Lackformulierung

■ Die Hersteller sind immer bestrebt, Lackadditive

weiterzuentwickeln:

■ leistungfähiger

■ Eigenschaftskombinationen

■ umweltverträglicher

■ kostengünstiger

■ Blockcopolymere sind hierzu hervorragend geeignet !

Was sind Blockcopolymere?


Einführung

Blockcopolymere sind linear verknüpfte Polymerblöcke unterschiedlicher Monomerzusammensetzung.

Blockcopolymere können sehr unterschiedliche Polymereigenschaften in einem Makromolekül “verheiraten”.

hart - weich

hydrophil - hydrophob

polar - unpolar

funktional - unfunktionell



Einführung

Blockcopolymere sind linear verknüpfte Polymerblöcke unterschiedlicher Monomerzusammensetzung.

Statistisches Copolymer (“random”)

AB-Blockcopolymer

ABA-Blockcopolymer

[ ]n

(AB)n-Blockcopolymer



Einführung

Eigenschaften der Blockcopolymere lassen sich durch Aufbau und Auswahl der Polymerblöcke in weiten

Grenzen einstellen. Besonders grenzflächenaktive Polymere sind als Lackadditive von Interesse.

Hydrophobie Hydrophilie

Grenzflächenaktivität

(Amphiphile Polymere)

Substrat

LevelingEntschäumung / Entlüftung

Flow

Gleiten / Hydrophobisierung

Beschichtung

Substratbenetzung

Decorative Coatings Industrial Coatings Automotive Paper Coatings

Adhesives Construction Printing & Packaging

Anwendungsbereiche


Einführung

Inhalt

Einführung

Anwendungsbeispiele


1.

2.

3.


Blockcopolymere als Stabilisatoren in Druckfarben


Anwendungsbeispiele

■ Basierend auf Polyethylenoxid (EO) und

Polypropylenoxid (PO)

■ Je nach Blockverhältnis ergeben sich exzellente

Netzmittel, Emulgatoren und Stabilisatoren

■ Schaumarm bis entschäumend

Polyethylenoxid-b-polypropylenoxid-b-polyethylenoxid

Triblockcopolymer (Hydropalat®, Pluronic®)

hydrophil hydrophilhydrophob


Polyetherbasierte Blockcopolymere

Anwendungsbeispiele

mit Hydropalat® WE 3966nur Pigmentkonzentrat

Aufzug 100µm auf Glas

ohne 2% H. WE 3966

wb Flexofarbe basierend auf

Joncryl 90 und Joncryl 668

Anilox-Roller: 180 li/inch


Polyetherbasierte Blockcopolymere

Anwendungsbeispiele

schockstabil

Neue silikonbasierte Blockcopolymere als Entschäumer/Entlüfter für

Spritzlacke


Anwendungsbeispiele

Wie funktioniert ein Entschäumer?

Entschäumer / Entlüfter müssen die folgenden Eigenschaften aufweisen:

■ Unlöslich im Medium. Tröpfchenbildung ist Voraussetzungfür Entschäumerwirkung.

■ Niedrige Oberflächenspannung, um an die Grenzschicht zumigrieren.

■ Spreiteigenschaften, um die Tensiddoppelschicht zu schwächen.

Silikonpolyether sind idealeEntschäumerwirkstoffe !

Quelle: BASF Formulation Additives Defoamer Video


Anwendungsbeispiele


Spritzlacke


Anwendungsbeispiele

Polypropylenoxid-b-polydimethylsiloxan-b-polypropylenoxid

Triblockcopolymer

Polyether

„verträglich“

Polyether

„verträglich“

Silikon

„entschäumend“

■ Basierend auf Polydimethylsiloxan und

Polypropylenoxid (PO)

■ Je nach Blockverhältnis ergeben sich

exzellente Entschäumer, Entlüfter und

auch Gleitmittel

■ Silikon sorgt für entschäumende bzw.

entlüftende Eigenschaften

■ Polyetherblöcke sorgen für

Verträglichkeit


Spritzlacke

Makroschaum

„nasser Schaum“

Mikroschaum


Anwendungsbeispiele

„trockener Schaum“


Spritzlack auf Basis von Acronal® LR 9014

Dosage: 1.5% ; Bewertung unter dem Mikroskop

FoamStar® SI 2299

Anwendungsbeispiele

Benchmark 1 Benchmark 2

Benchmark 3 Benchmark 4 Benchmark 5


Spritzlacke

Das silikonbasierte Blockcopolymer liefert eine

hervorragende Kombination aus Entschäumungsleistung

und Verträglichkeit.

Es eröffnen sich neue Möglichkeiten um Formulierungen

nachträglich einzustellen, die Qualität zu verbessern und

die Komplexität zu reduzieren.

Aufzug einer Spritzlackformulierung auf Basis von

Acronal® EDGE 6283


Anwendungsbeispiele

FoamStar® SI 2299


Spritzlacke

Benchmark 1

Pigmentdispergiermittel auf Basis von kontrollierter radikalischer

Polymerisation (CFRP)


Anwendungsbeispiele

Kontrollierte radikalische Polymerisation (CFRP)


Anwendungsbeispiele

Konventionelle Polymerisation:

Initiator (I2), Monomere A und B

I–A–A–B–A–B–B–A–A–A–A–B–A–B–I

keine Blockstrukturen, zufällig in der Zusammensetzung und Länge

Controlled Polymerisation (CFRP):

Regulator ( R ), Monomere A und B

R + x A

A–A–A–A–A–A–A–A–A–A–R + y B

A–A–A–A–A–A–A–A–A–A–B–B–B–B–B–R

Definierte Blockstrukturen in Zusammensetzung und Länge

-0.0005

0.0045

0.0095

0.0145

0.0195

0.0245

12 17 22 27 32 37

elution time [min]

RI-

res

po

ns

e

AB-Blockcopolymer

Mw = 9500

PDI = 1.26

AN = 88

PUR-Dispersant

Mw = 3500

PDI = 2.54

AN = 48

Molekulargew.

Polyesteramine

dispersant

Mw = 21400

PDI = 5.55

AN = 51

GPC: THF

hoch niedrig

Kontrollierte radikalische Polymerisation (CFRP)Anwendungsbeispiele

▪ Reaktionstemperaturen: 100 – 150°C

▪ Spezielles NOR benötigt

R O NR'

R''O N

R'

R''R *+*

T

O NR'

R''

R R O N

R'

R''

T

* *+

+ monomers

X

„NOR“ „persistant radical“

Polyamin

„Ankergruppen“

Polyacrylat

„ stabilisierend“


Polymerisation (CFRP) - Top Leistung mit Rußpigmenten


Anwendungsbeispiele

PX 4585 PA 4580 PA 4550 A B C D

Bla

ck n

um

ber

My /

Mc

-8.0

-7.0

-6.0

-5.0

-4.0

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

My

Mc

dM

Dispex® Ultra PX 4585 (Efka® 4585) in wässriger, harzfreier Anreibung (RFPC) mit HCC FW200:

Berechnung der Jetness:

yc

nnnC

ny

MMdM

Y

Y

Z

Z

X

XM

Y

YM

logloglog100

log100

Blue undertone: dM > 0

Brown undertone: dM < 0

Xn, Yn, Zn = standard color values of the

illuminating light type

PX 4585

C1

C2

C3


Polymerisation (CFRP) - Top Leistung mit Rußpigmenten

Anwendungsbeispiele

Vorteile der kontrollierten radikalischen Polymerisation (CFRP)


Anwendungsbeispiele

Hochgradig definierte Strukturen

resultieren in höherer Effektivität:

Beste Stabilisierung

Beste Farbstärkeentwicklung

Niedrige Mahlgutviskosität; hohe

Pigmentbeladung

Einstellbare Verträglichkeiten

Quelle: BASF Formulation Additives Dispersants Video

Blockcopolymere mit „Easy-to-clean“-Effekt


Anwendungsbeispiele

heute: e.g. Efka® FL 3600, Efka FL 3777

HO-R

Zukunft:

oberflächenaktiv

verträglichvernetzbar

Blockcopolymere mit „Easy-to-clean“-Effekt


Anwendungsbeispiele


Außerordentliche

Oberflächenaktivität und niedrige

Oberflächenenergien

Vernetzbar über endständige

OH-Gruppen

Kovalent eingebunden in die

Harzmatrix

Luft

Flüssigkeit

HO

-R

+ Isocyanate

oder

Melamin

Luft

Harzmatrix

Blockcopolymere mit „Easy-to-clean“-EffektAnwendungsbeispiele

108104 102 99

0

20

40

60

80

100

120

0

5

10

15

20

25

30

35

40

without cleaning 1st Cleaning cycle 2nd Cleaning cycle 3rd Cleaning cycle

Co

nta

ct

An

gle

Wa

ter

Su

rfa

ce

En

erg

y [

mJ

/m²]

polar fraction [mN/m] disperse fraction [mN/m] Contact angle water


lösemittelhaltiges 2K-PU System mit 0.5% GM31

(Blockcopolymer mit perfluorierten Seitenketten)


■ Die Blockcopolymertechnologie nutzt die perfluorierten Seitenketten besonders effektiv.

■ Durch die Blockcopolymerarchitektur sind die perfluorierten Seitenketten an einem Ende der Polymerkette

konzentriert.

■ Statistische Copolymere haben keine Kontrolle über die Position der Seitenketten entlang der Hauptkette.

Flüssigkeit Flüssigkeit

Luft Luft

29 May 2018 | Formulation Additives

Statistisches Copolymer Blockcopolymer


Inhalt

Einführung

Anwendungsbeispiele


1.

2.

3.




■ Blockcopolymere sind ideale Rohstoffe für

die Additiv-Chemie:

■ kontrollierter Aufbau

■ unterschiedlichste Bausteine, vielfältige Chemie

■ großtechnisch realisiert

■ Zukünftig:

■ weitere Anwendungsfelder erschließen

■ neue Kombinationen

■ Ausbau der Produktionskapazitäten


■ R&D and Technical Marketing Teams in Europa

■ Andrea Schamp

■ Kerstin Schurig

■ Dr. Ralf Knischka

■ Lars Hoffmann

■ Dr. Ivan Cabrera

■ Dr. Clemens Auschra

■ Timo Brieskorn

■ Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

Ein herzliches Dankeschön an die ganze Additiv-Familie !

Disclaimer

Safety

When handling the mentioned products, please comply with the advice and information given in the safety data sheets and observe protective and workplace hygiene measures

adequate for handling chemicals.

Note

The data contained in this publication are based on our current knowledge and experience. In view of the many factors that may affect processing and application of our products, these

data do not relieve processors from carrying out their own investigations and tests; neither do these data imply any guarantee of certain properties, nor the suitability of the product for a

specific purpose. Any descriptions, drawings, photographs, data, proportions, weights, etc. given herein may change without prior information and do not constitute the agreed contractual

quality of the product. The agreed contractual quality of the product results exclusively from the statements made in the product specification. It is the responsibility of the recipient of our

product to ensure that any proprietary rights and existing laws and legislation are observed.

Documents

Blockcopolymere als Lackadditive · 2018. 12. 3. · heute: e.g. Efka® FL 3600, Efka FL 3777 HO-R Zukunft: oberflächenaktiv vernetzbar verträglich Blockcopolymere mit „Easy-to-clean“-Effekt