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Wässrige Hydroxyacrylate Florian Ninnemann 25.09.18
I 2 I
Wässrige Hydroxyacrylate
Grundlagen – wässrige 2K-PUR
Einflüsse/Parameter des Bindemittels
Sekundärdispersion - Primärdispersion
I 3 I I 3 I
Grundlagen - Reaktionen
Hydroxyacrylat Isocyanat (HDI) Polyurethan
Isocyanat Amin Harnstoff
Isocyanat Wasser Carbamidsäure Harnstoff
I 4 I I 4 I
Grundlagen - Schaumbildung
I 5 I I 5 I
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20
40
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0 1 2 3 4 5 6 7 8
Vis
ko
sit
ät,
DIN
4 [
s]
Gla
nz (
20°)
[G
E]
Zeit [h]
A1241W 1-2h
A2241W 3-4h
A2441W 2-3h
A2242W 3h
Grundlagen – Topfzeit
I 6 I I 6 I
Grundlagen – Vernetzung
0
50
100
150
200
250
Här
ter
1
Här
ter
2
Här
ter
3
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ter
4
Här
ter
5
Här
ter
6
Här
ter
7
Här
ter
8
Pe
nd
elh
ärte
[s]
Pendelhärte
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
Här
ter
1
Här
ter
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Här
ter
3
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ter
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ter
6
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ter
7
Här
ter
8
Was
serb
ed
arf
[g]
Viskosität
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
100
Här
ter
1
Här
ter
2
Här
ter
3
Här
ter
4
Här
ter
5
Här
ter
6
Här
ter
7
Här
ter
8
Gla
nz
(20
°) [
GE]
Glanz
I 7 I I 7 I
Einflüsse des Bindemittels
Glasübergangstemperatur => Härte der Polyolkomponente
Hydroxylgehalt => Vernetzungsdichte
Auswahl der Monomer => allg. Eigenschaftsprofil
Lösemittel / Neutralisationsmittel => Veträglichkeiten / Trocknung
Das Bindemittel hat viele Stellschrauben, die wir drehen können
I 8 I I 8 I
Einflüsse - Hydroxygehalt
50
70
90
110
130
150
170
190
210
0 5 10 15
Pe
nd
elh
ärt
e [
s]
Tage
A2230W
A1241W
A2241W
A2441W
A2242W
A2160W
A2230W A2241W A2160W
OH-Gehalt 3,0% 4,1% 6,0%
Ethanol gequollen gequollen ok
Isoprop. gequollen Blässchen ok
Xylol gequollen Rand ok
BuAc gequollen gequollen ok
NaOH (5%) Rand ok ok
2h Belastung nach 14d Trocknung
OH-
Gehalt
Erichsen
-Tiefung
Impact-
Test
direct
Impact-
Test
reverse
3,0 8,8 >100 90
4,1 8,0 >100 70
6,0 7,8 60 10
I 9 I I 9 I
Einflüsse des Bindemittels
Glasübergangstemperatur => Härte der Polyolkomponente
Hydroxylgehalt => Vernetzungsdichte
Auswahl der Monomer => allg. Eigenschaftsprofil
Lösemittel / Neutralisationsmittel => Veträglichkeiten / Trocknung
Das Bindemittel hat viele Stellschrauben, die wir drehen können
I 10 I I 10 I
Einflüsse – UV-Beständigkeit
0
10
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90
100
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Gla
nz (
60°)
[G
E]
QUVB-Belastungsdauer [h]
A2241W
SA
A1241W
RA
I 11 I I 11 I
Einflüsse – UV-Beständigkeit
0
10
20
30
40
50
60
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90
100
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Gla
nz (
60°)
[G
E]
QUVB-Belastungsdauer [h]
A2241W
SA
A2230W
SA
A2160W
SA
I 12 I I 12 I
Einflüsse des Bindemittels
Glasübergangstemperatur => Härte der Polyolkomponente
Hydroxylgehalt => Vernetzungsdichte
Auswahl der Monomere => diverse Eigenschaften
Lösemittel / Neutralisationsmittel => Verträglichkeiten / Trocknung
Das Bindemittel hat viele Stellschrauben, die wir drehen können
I 13 I I 13 I
Einflüsse - Neutralisationsmittel
Beispiel: Styrolacrylat (Primärdispersion) mit 3,0% OH-Gehalt
Ammoniak DMAMP-80 Ammoniak DMAMP-80
Bindemittel 1 Bindemittel 2
Glanz (20°/60°) 39 / 83 46 / 86 39 / 84 51 / 89
Pendelhärte n. 30Min bei 60°C +
1h RT
68 s 56 s 58 s 48 s
Pendelhärte n. 14d RT
164 s 165 s 168 s 170 s
staubtrocken/
klebfrei 20 Min / 4 h 30 Min / 5 h 25 Min / 4 h 30 Min / 5 h
Erichsen-
Tiefung (14d Trocknung)
8,1 7,7 9,0 7,8
Impact-Test
direct/reverse 40 / 10 40 / 10 40 / 10 40 / 10
I 14 I I 14 I
Einflüsse - Lösemittel
Beispiel: Austausch Butylglykol durch Propylenglykol-n-Butylether
Butylglykol Propylenglykol –n-
Butylether
M [g/mol] 118,2 132,2
Siedebereich [°C] 168-172 170,2
Brechzahl 1,4190-1,4200 1,418
Verdungstungszahl 160 156
Flammpunkt [°C] 65 66
Dichte [g/cm³] 0,8995-0,9020 0,879
I 15 I I 15 I
Einflüsse - Lösemittel
Beispiel: Austausch Butylglykol durch Propylenglykol-n-Butylether
BG PnB BG PnB
Bindemittel 1 (4%OH-Gehalt) Bindemittel 2 (6%OH-Gehalt)
Glanz (20°/60°) 75/88 77/89 80 / 95 82 / 97
Pendelhärte n. 30Min bei 60°C +
1h RT
50 s 49 s 17 s 20 s
Pendelhärte n. 14d RT
165 s 166 s 177 s 190 s
staubtrocken/
klebfrei 20 Min / 6 h 20 Min / 6 h 30 Min / 6 h 25 Min / 6 h
Erichsen-
Tiefung (14d Trocknung)
7,5 8,0 8,5 8,0
Topfzeit 3 h 3 h 1,5 h 2 h
I 16 I I 16 I
Herstellungsverfahren: Lösungspolymerisation
Mechanismus: Radikalische Polymerisation
Erhöhung der Wasserlöslichkeit durch Neutralisation der Säuregruppen
Sekundärdispersionen
Polymer gelöst in Lösemittelgemisch Polymer emulgiert in Wasser
=> interne Emulgierung
=> Restlösemittelgehalt: 6-10%
I 17 I I 17 I
Primärdispersionen
Herstellungsverfahren: Emulsionspolymerisation
Mechanismus: Radikalische Polymerisation
Stabilisierung durch Emulgatoren
Polymerpartikel stabilisiert und verteilt im Wasser
=> externe Emulgierung
=> Restlösemittelgehalt: <0,1%
I 18 I I 18 I
WorléeCryl A 5125 W
A 5125 W VPT-2299/02
Bindemitteltyp Styrolacrylat Styrolacrylat
OH-Gehalt 2,5% 3,2%
n.f.A. 42% 42%
Anteil org. Lm. 0% 0%
Neutralisation DMAMP-80 DMAMP-80
pH-Wert 7-9 7-9
Empfohlenes
Isocyanat Easaqua L600 Easaqua L600
I 19 I I 19 I
WorléeCryl A 5125 W – Mechanische Eigenschaften
Klarlack RR 3.8131-01 Weißlack RR 3.8144-01
WorléeCryl A 5125 W WorléeCryl A 5125 W
Pendelhärte [s] 120 100
Ritzhärte (Erichsen) [N] 0,5-1,0 1,0
Erichsen-Tiefung [mm] 8,5 8,2
Impact-Test [cm] >100 >100
Impact-Test (rev.) [cm] >100 >100
Gitterschnitt (Stahl) 0-1 0-1
Gitterschnitt (Aluminium) 0-1 0
Gitterschnitt (verzinkt) 1 2-3
Gitterschnitt (ABS) 1-2 1-2
Gitterschnitt (hart-PVC) 0-1 0
Gitterschnitt (PC) 4 2-3
I 20 I I 20 I
Primärdispersion - Sekundärdispersion
Vergleich von Styrolacrylatdispersionen mit 3,0% OH-Gehalt:
Primärdispersion Sekundärdispersion
Flexibilität sehr gut gut
Härte (Weißlack) 100 s 120 s
Topfzeit lang mittel
UV-Beständigkeit >600 QUV-B 600h QUV-B
Glanz glänzend hochglänzend
Chemikalien-
beständigkeit mäßig gut
Lm-Gehalt (Bm) 0% 6%
VOC-Gehalt (Weißlack) <30 g/L >30 g/L
I 21 I I 21 I
WorléeCryl A 5125 W Schichtstärke
Sekundärdispersion A 5125 W
I 22 I
Zusammenfassung
Grundlagen – wässrige 2K-PUR Unterschiede zu lösemittelbasierten Systemen in der Handhabung
(Schaumbildung / Bestimmung der Topfzeit / Vernetzungsgrad)
Einflüsse / Parameter des Bindemittels Die Zusammensetzung des Bindemittels spielt eine wichtige Rolle für die
Eigenschaften der Beschichtung und bietet viele Optionen
Sekundär- / Primärdispersion Primärdispersionen ermöglichen die Reduzierung des VOC-Gehaltes, erreichen
allerdings nicht den Glanz und die Beständigkeit einer Sekundärdispersion
Speziell WorléeCryl A 5125 W ermöglicht die Applikation hoher Schichtdicken
I 23 I
Zuletzt:
Aromatenfreie Hydroxyacrylate
Reduzierter Anteil org. Lösemittel bzw. lösemittelfreie Hydroxyacrylate
Schaumfreies Applizieren höherer Schichtdicken
Aktuelle Projekte:
Ausweiten der Produktfamilie lösemittelfreier Hydroxyacrylate
Aussicht
BG-freie Varianten:
A 2441 W / VP-A 2873
A 5125 W /
VP-T 2299/02
Höhere
Beständigkeiten
Reinacrylatvariante
Kundenwünsche
I 24 I
Besonderen Dank an die Beteiligten:
Ursula Worschech
Dr. Ulrich Epple
Dr. Toine Biemans
Martin Vogt
Caroline Matthiesen
Danke für die Aufmerksamkeit!
Sämtliche Lieferungen und/oder Leistungen erfolgen ausschließlich auf Grundlage unserer Allgemeinen Geschäftsbedingungen in der jeweils gültigen Fassung, die wir Ihnen auf Nachfrage gern zur Verfügung stellen und im Internet unter www.worlee.de/AGB abgerufen werden können.
