Arten von Farbbeschichtungen und ihre Aushärtungsmechanismen

Farbbeschichtungen sind aus unserem täglichen Leben und unserer Arbeitsumgebung nicht mehr wegzudenken. Von Massivholzmöbeln zu Hause bis hin zu Komponenten in der Büroelektronik sind lackierte Teile allgegenwärtig. Die Rolle von Lackbeschichtungen ist je nach Produkt unterschiedlich.

Holzanstriche dienen in erster Linie dekorativen und konservierenden Zwecken. Die moderne Technik verlangt jedoch mehr als nur Ästhetik und Korrosionsbeständigkeit. So haben Wissenschaftler Farben mit Fähigkeiten wie Tarnung, Hitzebeständigkeit, Leitfähigkeit, Hochtemperaturisolierung, Antischmutz, Strahlenschutz und sogar optischer Filterung ausgestattet.

Beschichtungen können nach der Art des Substrats, das sie bedecken, klassifiziert werden:

• Metall Einbrennlack: Wird auf Metalloberflächen verwendet.
• Beton oder Stein Sprühfarbe: Angewandt auf Beton oder Steinmaterialien.
• Kunststoff-Sprühfarbe: Entwickelt für Kunststoffsubstrate.
• Holz-Sprühfarbe: Speziell für Holz formuliert.
• Quarzglas-Sprühfarbe: Wird für Quarzglassubstrate verwendet.

Beschichtungen können auch nach dem Mechanismus der Filmbildung eingeteilt werden:

• Flüchtige Beschichtungen: Entsteht durch Lösungsmittelverdampfung.
• Oxidative polymere Beschichtungen: Polymerisieren und bilden einen Film durch Oxidation.
• Duroplastische Beschichtungen: Erfordern Temperaturen über 100 °C, damit das Lösungsmittel verdampft und die Fließfähigkeit verloren geht. Bei diesen Temperaturen kommt es zur Vernetzung und Aushärtung der funktionellen Gruppen in den Beschichtungsmolekülen, wodurch eine vollständige Polymerschicht entsteht. Beispiele sind Aminoharz-Einbrennlacke, Asphaltlacke und Organosilizium-Magnetlacke.

Aminoharze dienen als Härtungsmittel für Alkoholsäureharze in der Farbenindustrie. Unter Wärmeeinwirkung vernetzen die Etherbindungen der Aminoharze mit den Hydroxylgruppen der Alkoholsäureharze und härten zu einem Film aus. Dieser Härtungsprozess muss innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs stattfinden.

Jede Harzfarbe hat eine bestimmte Einbrenntemperatur, die für ihren Herstellungsprozess entscheidend ist. Eine Abweichung von diesem Temperaturbereich kann zum Bruch der Polymerkette oder zum Abbau der Pigmente führen, was eine Verfärbung zur Folge hat. Aminoharz-Einbrennlacke beispielsweise benötigen Trocknungstemperaturen zwischen 120°C und 140°C. Eine längere Einwirkung von über 150 °C führt zu Verfärbungen, Sprödigkeit und verminderter Haltbarkeit, wodurch die dekorativen und schützenden Funktionen der Beschichtung beeinträchtigt werden. Umgekehrt verhindern Temperaturen unter 120 °C die Filmbildung, was eine genaue Temperaturkontrolle während der Produktion erforderlich macht.

Die Trocknungsprinzipien und -temperaturen variieren je nach Substrat und Beschichtungszusammensetzung. Beschichtungen lassen sich grob in ölbasierte und wasserbasierte Kategorien einteilen, die jeweils komplexe Zusammensetzungen aufweisen. Die Abstimmung der Infrarotabsorptionsprinzipien auf die Infraroteigenschaften der Farbe optimiert die Trocknungseffizienz bei der Verwendung von Kohlefaser-Heizelementeund verbessert die Nutzung der Energie der Infrarotstrahlung.

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