Wann sind 2K-Lacke richtig ausgehärtet?

2K-Lacksysteme erreichen ihre vollständige Aushärtung, abhängig von den Umgebungsbedingungen, erst einige Tage nach dem Durchlauf durch den Trocknungs- / Härtungsprozess beim Lackverarbeiter. Häufig werden solche Aufbauten zu früh abgeprüft und man erhält ein "scheinbar schlechtes" Ergebnis. Ernst-Hermann Timmermann, DFO-Geschäftsführer erklärt die Hintergründe und gibt praktische Tipps.

Das Bild zeigt einen Pulverlack -

Zusammenhänge bei der Trocknung und Härtung von Lacken: Der Grund hierfür ist in den chemischen Reaktionen (Bildung von Polymerketten aus kleinen Molekülen) zu sehen, die für eine Aushärtung notwendig sind. Diese laufen zunächst sehr schnell ab. Mit wachsender Kettenlänge der Polymere benötigen die reaktiven Komponenten immer mehr Zeit um eine andere reaktive Komponente zu „finden“. Hierdurch sinkt die Reaktionsgeschwindigkeit kontinuierlich ab. Nach „typischen“ Durchlaufzeiten von 30 – 45 min durch den Trocknungs- und Härtungsprozess ist die Trocknung (Abdunsten der Lösemittel) in der Regel vollständig und die Aushärtung der Beschichtung zu einem hohen Prozentsatz, jedoch nicht vollständig, abgeschlossen.

Folgen einer unzureichenden Aushärtung: Die noch nicht vollständige Aushärtung führt dazu, dass verschiedene Eigenschaften, die nachfolgend beispielhaft aufgeführt sind, noch nicht im ausreichenden Maße vorhanden sind, auch wenn sich die Beschichtung „trocken“ anfühlt:

  • Lösemittelbeständigkeit: Häufig kann man solche Lacksysteme mit Lösemitteln noch sehr leicht anlösen. Die Beschichtung wird matt, obwohl sie eigentlich lösemittelbeständig sein sollte
  • Haftfestigkeit: Häufig werden Gitterschnittprüfungen nicht bestanden. Es kommt teilweise zur Ablösung der Beschichtung, obwohl eigentlich kein Haftfestigkeitsproblem vorliegt
  • Feuchtigkeitsbeständigkeit: Bei der Beanspruchung im Kondenswasser-Klima-Test kann es bei 2K-Polyurethansystemen zur Blasenbildung kommen. Diese wird durch die Reaktion von noch nicht abreagiertem Härter (Polyisocyanat) mit Wasser verursacht. Bei dieser Reaktion entsteht als Spaltprodukt Kohlendioxid. Dies „erzeugt“ die Blasen in der Beschichtung
  • Salzsprühnebelprüfung: Bei der Beanspruchung im Salzsprühnebeltest kann es zu negativen Ergebnissen kommen, obwohl eigentlich kein Schaden vorliegt. Typische Fehlerbilder, die hier auftreten, sind, neben Korrosionserscheinungen, Verfärbungen der Beschichtung etc.
  • Elastizität: Nicht vollständig ausgehärtete Beschichtungen besitzen nicht die vollständige Elastizität einer fertigen Beschichtung. So kann es bei Dornbiegeprüfungen, dem Impact-Test etc. zum Abplatzen der Beschichtung kommen

Lösungsansätze für die o.g. Aufgabenstellung: In der Beschichtungspraxis möchte der Beschichter zu einem frühen Zeitpunkt nach der Durchführung der Beschichtung wissen, ob der Beschichtungsprozess in Ordnung ist oder nicht. Daher prüft er häufig zu früh nach der Trocknung und Härtung der beschichteten Bauteile. So kommt es zu den o.g. Fehleinschätzungen.

Härtungsvorgang gezielt beschleunigen

Um den Härtungsvorgang zu beschleunigen schlagen z.B. die Automobilhersteller in ihren Spezifikationen vor, die Bauteile nach dem Durchlauf durch den „normalen“ Härtungsprozess bei bestimmten Temperaturen über eine definierte Zeit zu konditionieren. Hierdurch können die vollständige Aushärtung und damit die Erreichung der vollen Beständigkeiten schon nach einigen Stunden erreicht werden. Temperatur und Zeit hängen dabei von dem jeweiligen Lacksystem ab.

Deutsche Forschungsgesellschaft für Oberflächenbehandlung (DFO) e.V., Neuss, Ernst-Hermann Timmermann, Tel. +49 2131 40811-22, timmermann@dfo-service.de, www.dfo-service.de

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