Die wasserbasierte UV-Chemie (WB) hat im Markt für industrielle Holzbeschichtungen im Innenbereich ein signifikantes Wachstum erfahren, da die Technologie hervorragende Leistung, geringe Lösemittelemissionen und eine gesteigerte Produktionseffizienz bietet. UV-Beschichtungssysteme bieten dem Endanwender die Vorteile einer ausgezeichneten Chemikalien- und Kratzbeständigkeit, einer hervorragenden Blockbeständigkeit, sehr niedriger VOC-Werte und eines geringen Platzbedarfs bei gleichzeitig reduziertem Lagerbedarf. Diese Systeme weisen Eigenschaften auf, die mit Zweikomponenten-Urethansystemen vergleichbar sind, jedoch ohne die Komplikationen gefährlicher Vernetzer und Probleme mit der Verarbeitungszeit. Das Gesamtsystem ist aufgrund höherer Produktionsgeschwindigkeiten und geringerer Energiekosten kosteneffizient. Dieselben Vorteile können auch für werkseitig aufgetragene Außenanwendungen wie Fenster- und Türrahmen, Fassadenverkleidungen und andere Holzkonstruktionen genutzt werden. In diesen Marktsegmenten werden üblicherweise Acrylemulsionen und Polyurethandispersionen eingesetzt, da diese einen ausgezeichneten Glanz und Farberhalt sowie eine überlegene Haltbarkeit aufweisen. In dieser Studie wurden Polyurethan-Acryl-Harze mit UV-Funktionalität gemäß den Branchenspezifikationen für industrielle Holzbeschichtungen im Innen- und Außenbereich bewertet.
Drei Arten von lösemittelbasierten Lacken werden häufig in der industriellen Holzverarbeitung eingesetzt. Nitrozelluloselacke sind typischerweise Mischungen mit niedrigem Feststoffgehalt aus Nitrozellulose und Ölen oder ölbasierenden Alkydharzen. Diese Lacke trocknen schnell und weisen ein hohes Glanzpotenzial auf. Sie werden vorwiegend für Wohnmöbel verwendet. Ihr Nachteil ist, dass sie mit der Zeit vergilben und spröde werden können. Zudem weisen sie eine geringe Chemikalienbeständigkeit auf. Nitrozelluloselacke enthalten sehr hohe VOC-Gehalte, üblicherweise 500 g/l oder mehr. Vorvernetzte Lacke sind Mischungen aus Nitrozellulose, Ölen oder ölbasierenden Alkydharzen, Weichmachern und Harnstoff-Formaldehyd. Sie verwenden einen schwach sauren Katalysator wie Butylsaccharidphosphat. Diese Lacke sind etwa vier Monate haltbar. Sie werden für Büro-, Objekt- und Wohnmöbel verwendet. Vorvernetzte Lacke weisen eine bessere Chemikalienbeständigkeit als Nitrozelluloselacke auf. Auch sie enthalten sehr hohe VOC-Gehalte. Konversionslacke sind Mischungen aus ölbasierenden Alkydharzen, Harnstoff-Formaldehyd und Melamin. Sie verwenden einen starken Säurekatalysator wie p-Toluolsulfonsäure. Ihre Verarbeitungszeit beträgt 24 bis 48 Stunden. Sie werden für Küchenschränke, Büromöbel und Wohnmöbel eingesetzt. Konversionslacke weisen die besten Eigenschaften der drei Arten von lösemittelbasierten Beschichtungen auf, die üblicherweise für industriell verarbeitetes Holz verwendet werden. Sie weisen jedoch sehr hohe VOC- und Formaldehydemissionen auf.
Wasserbasierte, selbstvernetzende Acrylemulsionen und Polyurethandispersionen stellen hervorragende Alternativen zu lösemittelbasierten Produkten für industrielle Holzanwendungen dar. Acrylemulsionen bieten sehr gute Chemikalien- und Blockbeständigkeit, überragende Härtewerte, hervorragende Haltbarkeit und Witterungsbeständigkeit sowie verbesserte Haftung auf nicht porösen Oberflächen. Dank ihrer kurzen Trocknungszeiten können Hersteller von Schränken, Möbeln oder Bauprodukten die Teile unmittelbar nach der Applikation weiterverarbeiten. Polyurethandispersionen (PUDs) zeichnen sich durch ausgezeichnete Abriebfestigkeit, Flexibilität sowie Kratz- und Scheuerfestigkeit aus. Sie eignen sich gut zum Mischen mit Acrylemulsionen, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Sowohl Acrylemulsionen als auch PUDs können mit Vernetzungschemikalien wie Polyisocyanaten, Polyaziridinen oder Carbodiimiden reagieren und so 2K-Beschichtungen mit verbesserten Eigenschaften bilden.
Wasserbasierte UV-härtende Lacke haben sich in der industriellen Holzverarbeitung als beliebte Wahl etabliert. Hersteller von Küchenschränken und Möbeln setzen auf diese Lacke aufgrund ihrer hervorragenden Beständigkeit und mechanischen Eigenschaften, ihrer ausgezeichneten Verarbeitungseigenschaften und der sehr geringen Lösemittelemissionen. UV-Lacke auf Wasserbasis weisen unmittelbar nach der Aushärtung eine ausgezeichnete Blockfestigkeit auf. Dadurch können die beschichteten Teile direkt vom Produktionsband gestapelt, verpackt und versendet werden, ohne dass eine Wartezeit für die Aushärtung erforderlich ist. Die Aushärtung des UV-Lackes erfolgt innerhalb von Sekunden und ist äußerst schnell. Die Beständigkeit von UV-Lacken gegenüber Chemikalien und Flecken ist der von lösemittelbasierten Konversionslacken überlegen.
WB-UV-Beschichtungen bieten viele Vorteile. Während 100%ige UV-Oligomere typischerweise eine hohe Viskosität aufweisen und mit reaktiven Verdünnungsmitteln verdünnt werden müssen, sind WB-UV-PUDs niedrigviskos und die Viskosität lässt sich mit herkömmlichen WB-Rheologiemodifikatoren anpassen. WB-UV-PUDs besitzen ein hohes Ausgangsmolekulargewicht und weisen im Vergleich zu 100%igen UV-Beschichtungen während der Aushärtung keine so starke Molekulargewichtszunahme auf. Da sie während der Aushärtung kaum oder gar nicht schrumpfen, haften WB-UV-PUDs hervorragend auf vielen Untergründen. Der Glanz dieser Beschichtungen lässt sich einfach mit herkömmlichen Mattierungsmitteln steuern. Diese Polymere können sehr hart, aber gleichzeitig extrem flexibel sein und eignen sich daher ideal für Holzbeschichtungen im Außenbereich.
Veröffentlichungsdatum: 07.03.2024
