elements36 - Evonik

36 CoatIng & bonDIng teChnologIeS
333 zum anderen aber auch die rheologischen Eigenschaften
des Mattierungsmittels. Deshalb kann es in
einer höheren Konzentration in den Lack eingebracht
werden.
Die Nachbehandlung verdeutlicht aber auch, dass
sich nicht nur die Teilchengröße des Mattierungsmittels
auf das Reflexionsverhalten eines UV-härtenden
Lackes auswirkt. Selbst bei unterschiedlichen Lackformulierungen
mit gleichen Agglomeratgrößen der
Mattierungskieselsäure treten Unterschiede im Glanz
auf.
Auch der zeitliche Ablauf der
Polymerisation beeinflusst den Glanz
Entscheidend dafür ist der zeitliche Ablauf des Polymerisationsprozesses
bis zum Gelpunkt. Wobei Gelpunkt
in diesem Fall als der Zeitpunkt definiert ist,
ab dem die Polymerisation des Bindemittels so weit
fort geschritten ist, dass Kieselsäure- und Bindemittelmatrix
im gleichen Verhältnis weiter schrumpfen. Ab
dem Gelpunkt sind die Agglomerate des Mattierungsmittels
also im sich ausbildenden Polymernetzwerk
fixiert und können daher nichts mehr zu einer Aufrauung
beitragen. Je später der Gelpunkt eintritt, des to
ausgeprägter ist deshalb die Mattierung (Abb. 8).
Wann der Gelpunkt eintritt, hängt von verschiedenen
Faktoren ab, etwa wie schnell die Molmasse
steigt, wie stark sich die Segmentbeweglichkeit der
Kettenmoleküle oder das rheologische Verhalten ändern.
Einen maßgeblichen Einfluss auf die Mattierbarkeit
UV-härtender Lacke haben deshalb auch die
weiteren Bestandteile der Formulierung: die Acrylat-
Oligomere und -Monomere, die zum Bindemittel polymerisieren,
wobei die Monomere in UV-härtenden
Lacken außerdem noch die Funktion des Lösungsmittels
übernehmen, sowie die Photoinitiatoren.
Zahl der Doppelbindungen
spielt eine große Rolle
Die Untersuchungen zeigen, dass eindeutige Aussagen
in puncto Mattierbarkeit schwierig sind, was das
Beispiel der Oligomere verdeutlicht: Zwar wirken
sich die relative Molmasse, Funktionalität, Reaktivität
und Viskosität neben weiteren Parametern auf die
Mattierbarkeit des Lackes aus, aber die gegenseitigen
Abhängigkeiten sind vielfältig und komplex.
Evonik konnte allerdings nachweisen, dass der
Doppelbindungsdichte, die wiederum von der Funktionalität
und der Molmasse abhängt, eine besondere
Bedeutung zukommt. Denn es gilt die generelle Aussage:
Je höher die Doppelbindungsdichte der Oligomere
ausfällt, desto besser ist die Mattierbarkeit des
Lacks. Allerdings gilt auch hier: keine Regel ohne
Ausnahme. Oligomere mit niedriger Doppelbindungsdichte
und höherer Viskosität sind bei Verwendung
geeigneter Monomere ebenfalls mattierbar.
Die Experimente mit verschiedenen Monomeren
haben gezeigt, dass ihr Beitrag zur Mattierung von der
elements36 Ausgabe 3|2011
Abbildung 7
Einfluss des Auftragsgewichts (proportional zur Schichtdicke) und der
Teilchengröße des Mattierungsmittels auf den Glanz
ACEMATT® OK 607 ACEMATT® 3600 ACEMATT® HK 440
60°­Reflektometerwert
70
60
50
40
30
20
10
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Formulierungen #1, #2 und #3
Hg­Strahler 100 W/cm, 5 m/min
Dosis: 850 mJ/cm 2 ; Peak: 1.480 mW/cm 2
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0
Auftragsgewicht [g/m2 0 10 20 30 40 50 60 70 80
]
Abbildung 8
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Zu frühes Erreichen des Gelpunkts führt zu ungenügender Aufrauung (oben).
Spätes Erreichen des Gelpunkts lässt genug Zeit für eine ausreichende Aufrauung (unten)
UV­Strahler
Modell für ungenügende
Mattierung
Modell für gute
Mattierung
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30 cm
Bandgeschwindigkeit: 6 m/min = 3 sec Belichtung
Reaktionsstart Gelpunkt Reaktionsende
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Früher Gelpunkt =
hoher Schrumpfwirkungsgrad =
ungenügende Aufrauung
Später Gelpunkt = niedriger
Schrumpfwirkungsgrad =
genügend hohe Aufrauung