Die UV-Chemie auf Wasserbasis (WB) hat auf den Märkten für Industrieholz im Innenbereich ein deutliches Wachstum verzeichnet, da die Technologie hervorragende Leistung, geringe Lösungsmittelemissionen und eine höhere Produktionseffizienz bietet. UV-Beschichtungssysteme bieten dem Endverbraucher die Vorteile einer hervorragenden Chemikalien- und Kratzfestigkeit, einer hervorragenden Blockfestigkeit, sehr niedriger VOC-Werte und einer geringen Stellfläche für die Ausrüstung mit weniger Lagerraumbedarf. Diese Systeme verfügen über Eigenschaften, die im Vergleich zu Zweikomponenten-Urethansystemen vorteilhaft sind, ohne die Komplikationen gefährlicher Vernetzer und Bedenken hinsichtlich der Topfzeit. Das Gesamtsystem ist aufgrund höherer Produktionsgeschwindigkeiten und geringerer Energiekosten kosteneffizient. Dieselben Vorteile können für werkseitig angebrachte Außenanwendungen wie Fenster- und Türrahmen, Fassadenverkleidungen und andere Fräsarbeiten von Vorteil sein. In diesen Marktsegmenten werden herkömmlicherweise Acrylemulsionen und Polyurethandispersionen eingesetzt, da diese eine hervorragende Glanz- und Farbbeständigkeit sowie eine hervorragende Haltbarkeit aufweisen. In dieser Studie wurden Polyurethan-Acrylharze mit UV-Funktionalität gemäß Industriespezifikationen für industrielle Holzanwendungen im Innen- und Außenbereich bewertet.
In industriellen Holzanwendungen werden üblicherweise drei Arten von lösungsmittelbasierten Beschichtungen verwendet. Nitrozelluloselack ist typischerweise eine Mischung aus Nitrozellulose und Ölen oder ölbasierten Alkyden mit niedrigem Feststoffgehalt. Diese Beschichtungen trocknen schnell und haben ein hohes Glanzpotenzial. Sie werden typischerweise in Wohnmöbelanwendungen eingesetzt. Sie haben den Nachteil, dass sie mit der Zeit vergilben und spröde werden können. Außerdem weisen sie eine geringe chemische Beständigkeit auf. Nitrozelluloselacke haben einen sehr hohen VOC-Gehalt, meist bei 500 g/L oder mehr. Vorkatalysierte Lacke sind Mischungen aus Nitrozellulose, Ölen oder ölbasierten Alkyden, Weichmachern und Harnstoff-Formaldehyd. Sie verwenden einen schwach sauren Katalysator wie Butylsäurephosphat. Die Haltbarkeit dieser Beschichtungen beträgt ca. vier Monate. Sie werden in Büro-, institutionellen und Wohnmöbeln verwendet. Vorkatalysierte Lacke weisen eine bessere chemische Beständigkeit auf als Nitrozelluloselacke. Sie haben auch einen sehr hohen VOC-Gehalt. Konversionslacke sind Mischungen aus ölbasierten Alkyden, Harnstoff-Formaldehyd und Melamin. Sie verwenden einen starken Säurekatalysator wie p-Toluolsulfonsäure. Sie haben eine Topfzeit von 24 bis 48 Stunden. Sie werden in Küchenschränken, Büromöbeln und Wohnmöbeln eingesetzt. Konversionslacke weisen die besten Eigenschaften der drei typischen lösemittelhaltigen Beschichtungsarten für Industrieholz auf. Sie haben sehr hohe VOC- und Formaldehydemissionen.
Selbstvernetzende Acrylemulsionen und Polyurethandispersionen auf Wasserbasis können hervorragende Alternativen zu lösungsmittelbasierten Produkten für industrielle Holzanwendungen sein. Acrylemulsionen bieten eine sehr gute Chemikalien- und Blockbeständigkeit, hervorragende Härtewerte, hervorragende Haltbarkeit und Witterungsbeständigkeit sowie eine verbesserte Haftung auf nicht porösen Oberflächen. Sie zeichnen sich durch kurze Trocknungszeiten aus, sodass der Hersteller von Schränken, Möbeln oder Bauprodukten die Teile schon bald nach dem Auftragen verarbeiten kann. PUDs bieten eine hervorragende Abriebfestigkeit, Flexibilität sowie Kratz- und Kratzfestigkeit. Sie sind gute Mischpartner mit Acrylemulsionen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Sowohl Acrylemulsionen als auch PUDs können mit vernetzenden Chemikalien wie Polyisocyanaten, Polyaziridinen oder Carbodiimiden reagieren, um 2K-Beschichtungen mit verbesserten Eigenschaften zu bilden.
UV-härtende Beschichtungen auf Wasserbasis sind für industrielle Holzanwendungen zu einer beliebten Wahl geworden. Hersteller von Küchenschränken und Möbeln entscheiden sich für diese Beschichtungen, weil sie eine hervorragende Beständigkeit und mechanische Eigenschaften, hervorragende Anwendungseigenschaften und sehr geringe Lösungsmittelemissionen aufweisen. WB-UV-Beschichtungen weisen unmittelbar nach der Aushärtung eine hervorragende Blockfestigkeit auf, sodass die beschichteten Teile direkt von der Produktionslinie gestapelt, verpackt und versendet werden können, ohne dass eine Verweilzeit für die Härteentwicklung erforderlich ist. Die Härteentwicklung im WB-UV-Lack ist dramatisch und erfolgt in Sekundenschnelle. Die Chemikalien- und Fleckenbeständigkeit von WB-UV-Lacken ist der von lösemittelhaltigen Konversionslacken überlegen.
WB-UV-Beschichtungen haben viele inhärente Vorteile. Während 100 % feste UV-Oligomere typischerweise eine hohe Viskosität aufweisen und mit reaktiven Verdünnungsmitteln verdünnt werden müssen, haben WB-UV-PUDs eine niedrige Viskosität und die Viskosität kann mit herkömmlichen WB-Rheologiemodifikatoren angepasst werden. WB-UV-PUDs haben anfänglich ein hohes Molekulargewicht und bauen kein Molekulargewicht auf, da sie so dramatisch aushärten wie 100 % feste UV-Beschichtungen. Da sie beim Aushärten kaum oder gar nicht schrumpfen, haften WB UV PUDs hervorragend auf vielen Substraten. Der Glanz dieser Beschichtungen lässt sich leicht mit herkömmlichen Mattierungsmitteln steuern. Diese Polymere können sehr hart, aber auch äußerst flexibel sein, was sie zu idealen Kandidaten für Holzbeschichtungen im Außenbereich macht.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 07.03.2024
