Wasserbasierte BeschichtungenSie stellen die weltweit am häufigsten eingesetzte Beschichtungstechnologie dar und ihr Anteil am gesamten Beschichtungsmarkt wird voraussichtlich weiter wachsen. Bis 2022globale MarktgrößeDer Markt für wasserbasierte Beschichtungen wird voraussichtlich über 146 Milliarden US-Dollar betragen. Das Wachstum ist größtenteils auf das gestiegene Volumen in den Bereichen Bauwesen und Automobilindustrie zurückzuführen.AcrylfarbenEs handelt sich dabei um die größte einzelne Art von wasserbasierten Harzsystemen, die über 80 % des gesamten Marktes für wasserbasierte Systeme ausmachen.

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TriebkräfteZu den Gründen für den vermehrten Einsatz von wasserbasierten Beschichtungen gehören:

• Niedrigere VOC-Konzentration
• Einfache Reinigung in den meisten Fällen
• Verringerte Brandgefahr
• Niedrigere Versicherungskosten
• Geringerer Energieverbrauch fürEinbrennlackeaufgrund des geringeren Bedarfs an Ofen-Zuluft
• Die Notwendigkeit verringerter WertePetroleum-basierte Materialien.

Wie der Prospector-Artikel vom Mai 2014 berichteteFließ-, Verlaufs- und Viskositätskontrolle bei wasserbasierten BeschichtungenWie aus den Angaben hervorgeht, umfassen die beiden größten Klassen von wasserbasierten Beschichtungen:wasserreduzierbarUndLatexDie meisten Einbrennlacke fallen in die erste Kategorie, während die meisten Architekturlacke zur zweiten Kategorie gehören.wasserreduzierbarwird für Harze verwendet, die in Lösungsmitteln hergestellt und in Wasser reduziert werden, um eine Dispersion des Harzes in Wasser zu bilden.LatexHarze hingegen werden durch Emulsionspolymerisation in Wasser hergestellt.

Nachteile der Verwendung von wasserbasierten Beschichtungen sind unter anderem:

• Hohe Abhängigkeit der Verdunstungsrate von der relativen Luftfeuchtigkeit
• Die hohe Verdampfungswärme von Wasser beträgt 2260 J/g für Wasser und beispielsweise nur 373 J/g für andere Stoffe.2-Butoxyethanol, ein häufig verwendetCosolvens
• Nichtlineare Viskositätsreduktionskurve für Beschichtungen mit wasserverdünnbaren Harzen
• Hohe Abhängigkeit von Strömung und Aussehen von der relativen Luftfeuchtigkeit
• Die hohe Oberflächenspannung des Wassers (schlechtere Benetzung) erfordert die Zugabe vonTensidewas in vielen Fällen die Feuchtigkeitsbeständigkeit beeinträchtigt.
• Wasserbasierte Beschichtungen sind korrosiver als lösemittelbasierte Beschichtungen und erfordern daher ausgekleidete Behälter aus Kunststoff oder Edelstahl, um Rost zu vermeiden.
• Wasserbasierte Lacke neigen bei Einbrennanwendungen eher zum Abplatzen, da die Filmbildung beginnt, bevor das Wasser aus dem Film verdunstet (siehe Tabelle I).

Die Materialwissenschaft schreitet jedoch stetig voran und umfasst Innovationen in der Harzchemie und bei Tensiden.NetzmittelUndFließmittelwird dazu beitragen, das weitere Wachstum von wasserbasierten Beschichtungen zu ermöglichen.

Abbildung I veranschaulicht die verschiedenen Trocknungsstadien eines Latexfarbensystems. Im ersten Stadium verdunstet das Wasser. Im zweiten Stadium verdunstet das Wasser und das Cosolvens weiter, bis sich die Latexpartikel berühren und zu einem teilweise getrockneten Film verschmelzen.

Im letzten Schritt erfolgt die weitere Verschmelzung und Aushärtung (in einem vernetzten System) zur Bildung eines ausgehärteten, trockenen und haftenden Lackfilms.

Ein wichtiger Aspekt bei der Verwendung wasserbasierter Beschichtungen ist die zunehmende Bedeutung der Luftfeuchtigkeit neben der Temperatur für das Auftragen und Aushärten dieser Beschichtungen. Um beispielsweise akzeptable Verarbeitungseigenschaften zu erzielen, müssen sowohl Temperatur als auch Luftfeuchtigkeit sorgfältig kontrolliert werden, wie in Abbildung II dargestellt. Der Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf Beschichtungen mit Wasser-organischen Lösemitteln darf nicht vernachlässigt werden.

Die relative Verdunstungsrate (E) von Wasser beträgt beispielsweise bei 0–5 % relativer Luftfeuchtigkeit (rF) und 25 °C 0,31, bei 100 % rF hingegen 0. Die relative Verdunstungsrate von 2-Butoxyethanol, einem häufig verwendeten Cosolvens, liegt bei 0,077. Bei niedriger rF verdunstet Wasser schneller, wodurch das Verhältnis von 2-Butoxyethanol zu Wasser steigt; bei hoher Luftfeuchtigkeit verhält es sich umgekehrt.

Wird die Luftfeuchtigkeit bei der Anwendung von wasserbasierten Beschichtungen vernachlässigt, ergeben sich Abweichungen in den Anwendungseigenschaften und im Erscheinungsbild. Beträgt die Temperatur bei der Anwendung beispielsweise ganzjährig 21–27 °C (70–80 °F), führt die geringe Luftfeuchtigkeit in den Wintermonaten, insbesondere in kälteren Klimazonen, zu einem trockenen Auftrag (Verlust der Fließfähigkeit), während in den Sommermonaten (hohe Luftfeuchtigkeit) ein übermäßiger Verlauf zu beobachten ist. Ein Beispiel hierfür ist eine wasserbasierte Beschichtung mit 10,6 % 2-Butoxyethanol als flüchtigen Bestandteilen bei etwa 65 % relativer Luftfeuchtigkeit und 25 °C. Hier ist die Verdunstungsrate von Wasser und 2-Butoxyethanol gleich. Diese relative Luftfeuchtigkeit wird als kritische relative Luftfeuchtigkeit bezeichnet.

Abbildung II Abhängigkeit der Anwendung von wasserbasierten Beschichtungen von Luftfeuchtigkeit und Temperatur.

Tabelle I veranschaulicht die erhöhte Abhängigkeit wasserbasierter Beschichtungen von der Poppbildung bei verschiedenen Schichtdicken im Vergleich zu lösemittelbasierten Beschichtungen.

Tabelle I Kritische Filmdicke für das Abplatzen in Mikrometern, Organische Beschichtungen, Wiley-Interscience, 2007, Zeno W. Wicks Jr., Frank N. Jones, S. Peter Pappas, Douglas A. Wicks

Wasserbasierte Beschichtungen umfassen eine Vielzahl von Harztypen wie zum BeispielAcryl,Alkyd,Urethan,Polyester,Epoxidharz,Fluorpolymer, wasserbasierte Pulver sowie Härtungschemikalien einschließlichUV-Härtung,Aminoplastik, Urethan,Epoxid-Polyamid,oxidativUndlufttrocknendes ThermoplastWie Tabelle II zeigt, tragen Partikelgröße und Partikelarchitektur (z. B. Kern-Hülle) maßgeblich zu den endgültigen Filmeigenschaften der Beschichtung bei. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wasserbasierte Beschichtungen, sobald die spezifischen Herausforderungen ihrer Verwendung vollständig berücksichtigt werden, in einer Vielzahl von Anwendungen hervorragende Ergebnisse liefern.

Tabelle II – Eigenschaften verschiedener wasserbasierter Harze

Prospector listet eine Reihe von Lieferanten von wasserbasierten Harzen, Tensiden, Netz- und Fließmitteln auf, um den unterschiedlichsten Anforderungen gerecht zu werden.

Unser umfassendes Sortiment an wasserbasierten Industrielacken und -beschichtungen.

• 2er-Pack Epoxid-Grundierung Schwarz Matt

• Acryl-aliphatische Polyurethan-Oberfläche glänzend

• Acryl-Polyurethan-Lackierung

• Alkyd

• Alkyd Schwarz

• Alkydverdünner

• Korrosionsschutz-Grundierung aus rotem Oxid

• Schwarze Grundierung

• Gussversiegelung

• Anthrazitgrau

• Epoxid-Deckbeschichtung

• Epoxid-Grundierung

• Epoxidverdünner

• Schnellhärtende Epoxid-Grundierung und Decklack

• Epoxid-Zinkphosphat-Grundierung

• Gießereiverdünner

• Hitzebeständige Oberfläche

• Polyurethan-Decklack

���Marken, die wir anbieten:

Berger Paints, Kansai Nerolac, Asian PPG, AkzoNobel

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